Os testemunhos de estruturas de concreto

Para fins de avaliação da resistência à compressão, a extração dos testemunhos de concreto deve ser feita, sempre que possível, na direção ortogonal à de lançamento, e distanciada das juntas de concretagem de pelo menos um diâmetro exemplar. No sentido de preservar a segurança da estrutura, toda extração tem de ser precedida de um escoramento adequado, sempre que ele se fizer necessário.

A superfície da estrutura, na região a ser brocada, precisa ser preparada com a retirada de eventual revestimento. A distância mínima entre bordas dos furos não pode ser inferior a um diâmetro do testemunho. É preciso empregar broca rotativa ou oscilante, refrigerada a água, sem uso de percussão (martelete). O diâmetro do exemplar deve ser de 15 cm, exceto quando isso não for exequível, porém nunca menor que três vezes a dimensão máxima característica do agregado graúdo.

Quando o testemunho não puder ser extraído com 15 cm, o seu diâmetro tem de ser igual ou superior a três vezes a dimensão máxima característica do agregado graúdo que foi utilizado no concreto em questão, mas não inferior a 10 cm. Quando isso também não for possível, a amostra necessita ser composta de, no mínimo, dez exemplares. A relação altura (h)/diâmetro (d) do testemunho capeado será igual a dois, nunca maior. Sempre que isso não for possível, podem ser aplicados aos resultados obtidos os coeficientes da tabela a seguir, sendo admitida a relação (h/d) < 1 somente em casos especiais de exemplares de concreto retirados de pavimentação.

Esses índices de correção são aplicáveis aos concretos com massa específica de 160 kg/m3 a 3.200 kg/m3, rompidos secos em equilíbrio com o ambiente ou úmidos. Os testemunhos têm de ser íntegros e não conter materiais estranhos ao concreto, tais como pedaços de madeira, barras de aço, etc. Podem ser aceitos aqueles que contiverem barras de aço em direção ortogonal ao seu eixo e cuja área de seção não ultrapasse 4% da área de seção transversal do exemplar.

A NBR 7680-1 de 01/2015 – Concreto – Extração, preparo, ensaio e análise de testemunhos de estruturas de concreto – Parte 1: Resistência à compressão axial, em todas as suas partes, estabelece os requisitos exigíveis para os processos de extração, preparo, ensaio e análise de testemunhos de estruturas de concreto. Esta Parte 1 trata especificamente das operações relativas à resistência à compressão axial de corpos de prova cilíndricos de concreto.

Os resultados obtidos pelo procedimento estabelecido nesta Parte 1 podem ser utilizados: para aceitação definitiva do concreto, em casos de não conformidade da resistência à compressão do concreto com os critérios da NBR12655; para avaliação da segurança estrutural de obras em andamento, nos casos de não conformidade da resistência à compressão do concreto com os critérios da NBR 12655; para verificação da segurança estrutural em obras existentes, tendo em vista a execução de obras de retrofit, reforma, mudança de uso, incêndio, acidentes, colapsos parciais e outras situações em que a resistência à compressão do concreto deva ser conhecida.

Esta norma, sob o título geral “Concreto – Extração, preparo, ensaio e análise de testemunhos de estruturas de concreto”, tem previsão de conter as seguintes partes: Parte 1: Resistência à compressão axial; e Parte 2: Resistência à tração na flexão. A extração de testemunhos de estruturas se aplica às situações previstas na Seção 1. Em todos os casos, sua realização depende da aprovação prévia de um engenheiro responsável.

A NBR 7680-2 de 02/2015 – Concreto – Extração, preparo, ensaio e análise de testemunhos de estruturas deconcreto – Parte 2: Resistência à tração na flexão também estabelece os requisitos exigíveis para os processos de extração, preparo, ensaio e análise de testemunhos de estruturas de concreto. Esta Parte 2 trata especificamente das operações relativas à resistência à tração na flexão de testemunhos prismáticos de pavimentos de concreto.

Nos casos controversos que envolvam mais de um interveniente, a extração deve ser antecipadamente planejada em comum acordo entre as partes envolvidas (responsável pelo projeto estrutural, pela execução da obra, pela extração dos testemunhos e, quando for o caso, pela empresa de serviços de concretagem, entre outros). Sempre que for considerada necessária, a realização de extração de testemunhos deve ser precedida de estudos com base nos documentos disponíveis (projetos, memórias de cálculo, memoriais descritivos e outros), de forma a balizar a obtenção de informações consistentes e evitar extrações desnecessárias, que podem minorar a capacidade resistente da estrutura em avaliação.

Aplicável quando a resistência característica à compressão do concreto (fck) não for atingida a partir dos critérios previstos na NBR 12655 para aceitação automática do concreto no estado endurecido. Neste caso, para evitar danos desnecessários à estrutura, antes da realização da extração, deve ser solicitado ao projetista estrutural que verifique a segurança estrutural a partir do valor da resistência característica à compressão estimada (fck,est), calculada com base nos resultados obtidos a partir dos ensaios dos corpos de prova moldados, conforme previsto na NBR 12655.

Feita esta análise, tem-se duas possibilidades: o resultado da análise é positivo: os requisitos de avaliação da segurança estrutural são considerados atendidos com a resistência, fck,est, obtida conforme a NBR 12655, para a estrutura ou parte dela. Neste caso, não é necessária a realização de extrações de testemunhos e o projetista estrutural aceita a nova resistência, fck,est, obtida; o resultado da análise é negativo: deve ser feito um planejamento da extração de testemunhos, considerando os critérios desta Parte 1 da NBR 7680, em comum acordo com todas as partes envolvidas, conforme 3.1.

O equipamento utilizado para realizar a extração de testemunhos deve permitir a obtenção de amostras homogêneas e íntegras do concreto da estrutura. Para extrair testemunhos cilíndricos, deve ser empregado um conjunto de extratora provido de cálice e coroa diamantada, ou outro material abrasivo equivalente, que possibilite realizar o corte dos testemunhos com as dimensões estabelecidas, sem danificar excessivamente a estrutura.

O equipamento deve possibilitar refrigeração à água do local do corte do concreto e minimizar vibrações, que devem ser evitadas para se obter paralelismo entre as geratrizes dos testemunhos extraídos e evitar ondulações em sua superfície. O procedimento aplica-se no caso de dúvidas quanto à resistência à compressão axial do concreto aos critérios da NBR 12655. O lote a ser analisado deve corresponder ao estabelecido na Tabela 1.

Clique na figura para uma melhor visualização

tabela 1_concreto

O lote deve abranger um volume de concreto que possibilite decidir sobre a segurança da estrutura, mas a extração de testemunhos deve ser tão reduzida quanto possível, para evitar maiores danos aos elementos estruturais analisados. Os lotes não identificados por mapeamento durante a concretagem (lotes sem rastreabilidade) podem ser mapeados por meio de ensaios não destrutivos.

Pode ser utilizado qualquer procedimento confiável, sendo adequado empregar a avaliação da dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão (NBR 7584) ou a determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica (NBR 8802). Os métodos não destrutivos também podem ser utilizados para comprovar a homogeneidade do concreto em um lote identificado por mapeamento.

Todos os ensaios devem ser realizados por equipe competente, pois existem fatores que podem confundir as análises. Diferentes alturas de ensaios, diferentes texturas superficiais (devido a formas), diferentes taxas de armaduras, pequenos cobrimentos, ou até mesmo diferenças na umidade interna do concreto, podem alterar os resultados de avaliações de ensaios não destrutivos.

Os requisitos relativos à formação de lotes para extração de testemunhos, em função do tipo de amostragem realizada para o controle de aceitação (NBR 12655), assim como a quantidade de testemunhos a serem extraídos de cada lote, estão estabelecidos na Tabela 1. Os requisitos relativos ao mapeamento, à formação de lotes e à quantidade de testemunhos a serem extraídos estão estabelecidos na Tabela 1.

No caso de estruturas sem histórico do controle tecnológico, estas devem ser divididas em lotes, identificados em função da importância dos elementos estruturais que as compõem e da homogeneidade do concreto, que deve ser avaliada por meio de ensaios não destrutivos. O local para a extração de testemunhos em uma estrutura deve ser determinado por consenso entre o tecnologista de concreto, o construtor e o projetista da estrutura, de forma a reduzir os riscos de extração em locais inadequados.

O diâmetro de um testemunho cilíndrico utilizado para determinar a resistência à compressão deve ser pelo menos três vezes a dimensão máxima característica do agregado graúdo contido no concreto e preferencialmente maior ou igual a 100 mm. No caso de elementos estruturais cuja concentração de armaduras torne inviável a extração de testemunho de diâmetro igual ou superior a 100 mm, sem danificar a armadura, permite-se a extração de testemunho com diâmetro igual a 75 mm.

Esta norma aplica-se principalmente à medição de descargas parciais em ensaios com tensão alternada. Os termos gerais, as definições e os requisitos são, em geral, também aplicáveis às medições de descargas parciais em ensaios com tensões contínuas.

Algumas características especiais de medição de descargas parciais com tensão contínua constam de uma seção separada. No decorrer do texto, são feitas referências a estas seções.

As medições de descargas parciais são feitas com as seguintes finalidades principais: verificar se as descargas parciais, no objeto sob ensaio, em uma tensão especificada, não são superiores a uma intensidade especificada; determinar os valores de tensão nos quais descargas de uma intensidade baixa especificada se iniciam com tensão crescente e cessam com tensão decrescente; determinar a intensidade de descargas parciais em uma tensão especificada.

As descargas consideradas nesta norma são descargas elétricas localizadas nos meios isolantes, limitadas a uma parte somente do dielétrico sob ensaio, e que curto-circuitam somente partes da isolação entre eletrodos. As descargas parciais ocorrem mais frequentemente na forma de pulsos individuais, os quais podem ser detectados como pulsos elétricos no circuito externo ligado ao objeto sob ensaio. Contudo, pode ocorrer uma forma mais contínua, assim chamada descarga sem pulsos.

Esta forma, normalmente, não é detectada pelos métodos descritos nesta norma. As descargas parciais podem ocorrer em cavidades da isolação sólida, em bolhas de gás dentro de isolação líquida ou entre camadas de isolação com características dielétricas diferentes.

Elas podem ocorrer também junto a arestas vivas ou pontas de superfícies metálicas. Partículas metálicas, poeiras ou fibras, dentro da isolação ou sobre ela, podem causar também descargas parciais, bem como umidade ou poluição sobre superfícies isolantes. Cada descarga parcial individual determinada origina um pulso único de corrente no dielétrico e no circuito externo.

Se a energia em jogo for pequena, as descargas parciais podem levar a uma deterioração progressiva das propriedades dielétricas dos materiais isolantes; a definição e avaliação dessa deterioração estão, no entanto, fora do escopo desta norma. As medições de descargas parciais em equipamento que possui enrolamento, como transformadores, geradores e motores, são dificultadas pela atenuação do pulso ao longo dos enrolamentos por fenômenos de ressonância. As prescrições para ensaios nestes equipamentos são tratadas resumidamente.

Esta norma trata principalmente dos métodos elétricos de medição de descargas parciais; é feita, porém referência também a métodos não elétricos. Os circuitos de ensaio e instrumentos de medição devem ser verificados e calibrados como especificados em 5.1 a 5.3 e devem atender aos requisitos especificados pela comissão de estudo interessada (ver 6.1).

Se as comissões de estudo interessadas não especificarem diferentemente, qualquer um dos circuitos de ensaio mencionados em 4.2 e qualquer um dos instrumentos mencionados em 4.4 são aceitáveis. A comissão de estudo interessada pode restringir a escolha a instrumentos que meçam uma ou mais grandezas particulares. Nesse caso, qualquer instrumento que meça essa(s) grandeza(s), ligado a qualquer circuito de medição, é, em geral, considerado aceitável.

Para ensaios com tensões contínuas, ver Seção 9. Os métodos não elétricos de detecção de descargas parciais não são recomendados para medições quantitativas, mas são úteis para finalidades especiais, como na localização de descargas parciais (ver 4.5).

A maioria dos circuitos em uso para ensaios de descargas parciais pode ser derivada de um dos três circuitos básicos, indicados nas Figuras A.1 a A.3, sendo algumas variantes desses circuitos indicadas nas Figuras A.4 e A.5. Cada um desses circuitos consiste principalmente em: um objeto sob ensaio que, em muitos casos, pode ser considerado como capacitor, Ca, (ver Anexo C); um capacitor de acoplamento, Ck (ou um segundo objeto sob ensaio Ca1); um impedor de medição Zm (e, às vezes, um segundo impedor Zm1), o cabo de ligação e o instrumento de medição; às vezes um impedor ou filtro, Z, para evitar a passagem dos pulsos de descarga para o circuito de alimentação de alta-tensão e para reduzir interferência da fonte de alimentação.

As características particulares das disposições dos diferentes circuitos são consideradas no Anexo A. Descargas parciais no objeto sob ensaio causam transferência de cargas no circuito de ensaio, dando origem a pulsos de corrente através do impedor de medição. Este impedor, em combinação com o objeto sob ensaio e o capacitor de acoplamento, determina a duração e a forma dos pulsos de tensão medidos.

Estes pulsos são amplificados e a sua forma é ajustada a fim de fornecer ao instrumento de medição um valor proporcional à sua carga aparente. Os circuitos de medição podem ser classificados em dois grupos, em função da faixa de frequência da medição: banda larga e banda estreita. Em ambos os casos, o circuito de medição consiste basicamente em um impedor de medição, um instrumento de medição e um cabo de ligação.

O circuito de banda larga exibe uma resposta a pulsos que permite a determinação de amplitude e polaridade de pulsos de descargas individuais em acréscimo à discriminação entre pulsos consecutivos. O circuito de banda estreita normalmente permite somente a determinação da amplitude das descargas medidas. Em geral, um circuito de banda larga é mais susceptível à interferência externa.

As características de banda larga ou estreita do circuito de medição são normalmente determinadas pelo instrumento e impedância de medição. As características dos circuitos de medição são determinadas pelos seguintes parâmetros: frequências de corte inferior e superior, f1 e f2; largura da banda, Δf; tempo de resolução de pulso, Tr; fator de escala, Ke.

O impedor de medição geralmente atua como impedor a quatro terminais, com uma resposta à frequência escolhida de forma a evitar que a frequência de alimentação de ensaio atinja a do instrumento de medição. Isto pode ser conseguido, no caso de um impedor resistivo, ligando-se um indutor em paralelo com o resistor, ou ligando-se um capacitor em série entre o resistor de medição e o cabo de medição.

O impedor de medição pode consistir em um resistor, circuito sintonizado ou projetos mais complexos de filtro. Para circuitos de medição de banda estreita, adota-se frequentemente a sintonização do medidor para a frequência de medição do instrumento.

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