Correção de Trabalho Academico

RESUMO O concreto armado é um sistema de construção amplamente utilizado e muito eficiente Porém sua funcionalidade pode ser comprometida por falhas de execução pela ação de agentes agressivos do meio ambiente e por manifestações patológicas decorrentes da paralisação de obras em fase estrutural quando os elementos permanecem expostos por longos períodos sem a adoção de medidas preventivas Nesse cenário os ensaios não destrutivos END surgem como uma alternativa para avaliação das condições estruturais a fim de auxiliar uma tomada de decisão para retomar a continuação da edificação destacando a medição da velocidade do pulso ultrassônico VPU possibilitando correlacionar os dados obtidos com características como homogeneidade presença de fissuras e estado de degradação do concreto O método indireto apresenta algumas vantagens em situações de difícil acesso às faces opostas dos elementos estruturais embora ainda demonstre limitações quanto à variabilidade nas medições Assim este estudo tem como objetivo analisar a aplicabilidade do método indireto na avaliação de pilares de concreto armado em uma estrutura paralisada localizada no campus da Universidade Estadual de Londrina UEL nos blocos A e B da Clínica Odontológica Universitária Para isso foi realizada uma busca na literatura sobre o tema assim adotando a metodologia para realização de um estudo de caso em pilares selecionados de acordo com sua posição estrutural dimensões e grau de exposição às condições ambientais Palavraschave Concreto Armado Obra Paralisada Deterioração do concreto Velocidade do Pulso Ultrassônico Método Indireto ABSTRACT Reinforced concrete is a widely used and highly efficient construction system However its functionality can be compromised by construction failures the action of aggressive environmental agents and pathological manifestations resulting from construction shutdowns during the structural phase when elements remain exposed for long periods without preventive measures In this scenario nondestructive testing NDT emerges as an alternative for assessing structural conditions and aiding decisionmaking regarding the resumption of construction This study highlights the measurement of ultrasonic pulse velocity UPV which allows the correlation of data obtained with characteristics such as homogeneity the presence of cracks and the state of concrete degradation The indirect method offers some advantages in situations where access to the opposite faces of structural elements is difficult although it still demonstrates limitations regarding measurement variability Therefore this study aims to analyze the applicability of the indirect method in evaluating reinforced concrete columns in a suspended structure located on the campus of the State University of Londrina UEL in blocks A and B of the University Dental Clinic To this end a literature search on the topic was carried out thus adopting the methodology to carry out a case study on pillars selected according to their structural position dimensions and degree of exposure to environmental conditions Keywords Reinforced concrete Paralyzed construction site Deteriorated concrete Ultrasonic pulse velocity Indirect Method LISTA DE FIGURAS Figura 1 Posicionamento dos transdutores na transmissão indireta da VPU 27 Figura 2 Exemplo de gráfico obtido pela transmissão indireta28 Figura 3 Fachada principal do Bloco C concluído da Clínica Odontológica Universitária da Universidade Estadual de Londrina38 Figura 4 Planta do pavimento térreo do COUUEL sem escala39 Figura 5 Corte longitudinal do COUUEL sem escala40 Figura 6 Parte da planta do 1º pavimento do Bloco B sem escala com indicação dos pilares PB120 e PB12941 Figura 7 Parte da planta do 1º pavimento do Bloco A sem escala com indicação dos pilares PA1 e PA1442 Figura 8 Malha inicial para medição indireta na face maior dos pilares 25x50 cm ensaiados sem escala com cotas em centímetros43 Figura 9 Malha inicial para medição indireta na face maior dos pilares 25x40 cm ensaiados sem escala com cotas em centímetros44 Figura 10 Planilha para coleta em campo dos dados obtidos na medição indireta na face maior dos pilares 25x50 cm45 Figura 11 Planilha para coleta em campo dos dados obtidos na medição indireta na face maior dos pilares 25x40 cm45 ITV LISTA DE TABELAS Tabela 1 Classificação qualitativa do concreto em relação a VPU LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas UEL Universidade Estadual de Londrina VPU COU Velocidade do pulso ultrassônico Clínica Odontológica Universitária SEDGG Secretaria Especial de Desburocratização Gestão e Governo Digital ME Ministério da Economia SUMÁRIO 1 Introdução14 11 Contextualização e Problema de Pesquisa14 12 Justificativa e Importância16 13 Objetivos17 131 Objetivo geral17 132 Objetivos específicos17 14 Pressupostos Adotados17 15 Delimitações da Pesquisa18 16 Estrutura do Trabalho18 2 Fundamentação teórica20 21 Normas Técnicas Regentes20 22 Estruturas de Concreto Armado21 23 Utilização de Ensaios Não Destrutivos22 24 Determinação da Velocidade do Pulso Ultrassônico22 25 Procedimentos de Ensaio do Método Indireto da VPU25 251 Seleção e Preparação dos Corpos de Prova para Ensaio26 252 Posicionamento dos Transdutores26 253 Realização das Leituras27 254 Registro dos Resultados e Interpretação27 255 Emissão do relatório do ensaio28 26 Fatores que Influenciam a Determinação da VPU29 261 Umidade do Concreto29 262 Densidade e Homogeneidade30 263 Temperatura do Concreto30 264 Espaçamento entre os Transdutores31 265 Dispersão das Ondas Ultrassônicas32 266 Presença de Defeitos ou Fissuras33 267 Presença de Armaduras33 268 Comprimento e Frequência da Onda Ultrassônica34 269 Condições da superfície do concreto35 2610 Carbonatação do Concreto35 3 MÉTODOS DE PESQUISA37 31 Revisão da Literatura37 32 Condução do Estudo de Caso37 321 Descrição da estrutura a ser estudada37 322 Características Construtivas da Edificação39 323 Seleção dos Pilares de Concreto Armado Para Base de Estudo40 324 Escolha da Malha para Coleta de Dados no Método Indireto em Pilares42 14 1 INTRODUÇÃO 11 CONTEXTUALIZAÇÃO E PROBLEMA DE PESQUISA As estruturas de concreto armado são amplamente utilizadas no mundo Pedroso 2009 destaca que anualmente são consumidas em torno de 11 bilhões de toneladas de concreto no mundo representando em aproximadamente 19 toneladas por habitante por ano resultado inferior apenas ao consumo de água Já no Brasil as centrais de concreto produzem cerca de 30 milhões de m³ anuais Dentre as vantagens do emprego das estruturas de concreto armado em edificações destacamse a tradição construtiva a disponibilidade de insumos e equipamentos que o torna economicamente como mais atrativo e sua durabilidade Porém há diversos desafios atrelados à sua aplicação desde o recebimento do concreto no canteiro até após a remoção do escoramento podendo derivar na ocorrência de nichos de concretagem fissuras aumento da porosidade e outras anormalidades construtivas que impactam na perda de desempenho da estrutura de concreto armado ao longo de sua vida útil Ademais as obras paralisadas representam um problema recorrente no Brasil resultando em desperdício de recursos aumento de custos e riscos de degradação estrutural De acordo com a Portaria SEDGGME nº 127662021 do Ministério da Economia uma obra pode ser classificada como paralisada quando permanece sem boletim de medição por período igual ou superior a noventa dias quando declarada oficialmente pelo órgão público responsável pela empresa executora ou ainda por determinação judicial ou de órgãos de controle Por conseguinte os elementos estruturais em concreto armado expostos por longos períodos às intempéries estão sujeitos a mecanismos de deterioração originados pela variação de umidade a variação de temperatura derivando no aumento da porosidade na fissuração e lixiviação bem como na carbonatação do concreto e a corrosão de armaduras Por essas razões o levantamento in loco das características físicas e mecânicas do concreto estrutural existente é fundamental para a avaliação da capacidade de suas estruturas edificadas Neste contexto o desenvolvimento de métodos de ensaio não destrutivo 15 END do concreto se mostra uma alternativa que possibilita a avaliação das estruturas in loco sem comprometer sua integridade física e segurança Dentre esses métodos a determinação da velocidade do pulso ultrassônico VPU evoluiu para qualificar a homogeneidade e identificar a presença de defeitos internos em materiais como o concreto estrutural Baseandose na medição da velocidade de propagação de ondas mecânicas percorrendo o interior do concreto em um elemento estrutural os resultados obtidos refletem a natureza física do caminho utilizado A medição da VPU se consolidou como uma ferramenta valiosa para o diagnóstico de estruturas de concreto armado sendo adotada em edificações atuais ou históricas obras de infraestrutura e elementos de concreto prémoldado Com o passar dos anos aprimorouse a instrumentação e diversificaramse os arranjos de posicionamento dos transdutores de ondas ultrassônicas dando origem a três configurações principais direta semidireta e indireta O arranjo direto no qual os transdutores emissor e receptor são posicionados em faces opostas do elemento de concreto ensaiado é reconhecido por oferecer resultados de menor variabilidade e mais precisos Em vista disso o método direto é bem conhecido na literatura e padronizado em normas técnicas Contudo sua aplicação pode ser muitas vezes inviabilizada em estruturas em uso como as revestidas as enterradas ou aquelas com acesso restrito às faces opostas Nesses casos o arranjo indireto doravante denominado método indireto que utiliza ambos os transdutores posicionados na mesma face do elemento estrutural surge como uma solução prática Além disso a transmissão indireta possibilita investigar as propriedades superficiais do concreto no elemento estrutural Apesar de sua conveniência o método indireto produz resultados diferentes e dispersos em relação aos obtidos no método direto diminuindo sua confiabilidade A norma britânica BS 1881 parte 203 BSI 1986 menciona que a VPU em medição indireta é cerca de 20 inferior do que em medições diretas no concreto Ademais os resultados na transmissão indireta apresentam maior variabilidade como demonstrado por diferentes pesquisadores Yaman et al 2001 Turgut Kucuk 2006 Biondi Valente Zuccarino 2014 Por sua vez não há estudos sistemáticos tratando da correlação dos resultados obtidos entre os dois métodos Portanto a transmissão indireta apresenta desafios quanto à montagem do ensaio a coleta e a interpretação dos resultados principalmente pela menor 16 sensibilidade na detecção de defeitos internos e pela influência significativa das condições superficiais do concreto No entanto no cenário brasileiro um problema comum diz respeito às obras públicas que estão paralisadas expostas por longos períodos às condições climáticas sem nenhuma medida preventiva para paralisar a obra Essa situação pode afetar as características do concreto armado levando a uma possível perda de desempenho estrutural em relação ao que foi projetado Portanto investigar a real condição dessas estruturas para que se obtenham informações consistentes sobre a situação das estruturas paralisadas visando embasar decisões sobre a retomada da obra ou a implementação de medidas corretivas Nesse sentido o ensaio de ultrassonografia pelo método indireto surge como uma alternativa mesmo em casos de acesso restrito Nessa direção Cruz 2025 propôs inicialmente procedimentos para aplicação da ultrassonografia em estruturas paralisadas destacando sua relevância como método de diagnóstico não destrutivo A partir dessa contribuição o presente estudo busca avançar ao direcionar a análise especificamente para pilares de concreto armado em obras não finalizadas investigando a aplicabilidade e as limitações do método indireto da VPU nesse contexto Dessa forma o problema de pesquisa pode ser enunciado como Em que medida o método indireto da VPU pode ser considerado aplicável e confiável para a avaliação da integridade de pilares de concreto armado em estruturas paralisadas 12 JUSTIFICATIVA E IMPORTÂNCIA A utilização do método indireto na determinação da VPU em estruturas de concreto com obras paralisadas tem se mostrado promissor sobretudo em inspeções rotineiras monitoramentos preventivos e avaliações em campo onde a simplicidade de execução é um fator decisivo Além disso conforme destacado na ABNT NBR 8802 ABNT 2019 e na ACI 2282R ACI 2013 esse método é útil para verificar a homogeneidade do concreto e acompanhar a evolução de processos de deterioração A avaliação das condições das estruturas paralisadas tornase atrativa sendo possível o uso de ensaios não destrutivos END que permitem diagnosticar a 17 integridade do concreto sem a necessidade de extração de testemunhos Entre eles a velocidade do pulso ultrassônico pelo método indireto VPU conteúdo de estudo deste trabalho Diante disso este estudo se justifica pela necessidade de definir e validar procedimentos da ultrassonografia pelo método indireto em estruturas paralisadas especialmente em pilares de concreto armado 13 OBJETIVOS 131 Objetivo geral O presente trabalho tem como objetivo analisar a aplicabilidade e as limitações do método indireto na medição da velocidade do pulso ultrassônico VPU para a avaliação da integridade de pilares de concreto em estruturas paralisadas 132 Objetivos específicos Sendo assim o presente trabalho buscará a O nível de deterioração do concreto nos pilares da obra escolhida para o estudo de caso b Descrever o comportamento da VPU obtida na aplicação indireta em um pilar c Comparar a integridade de pilares distintos com ênfase na variação das condições ambientais em diferentes regiões da obra permitindo a comparação da evolução da deterioração em função da exposição ao ambiente d Estimar a resistência do concreto com ênfase na comparação com curvas de correlação de resistência e Avaliar a eficácia da ultrassonografia como método não destrutivo para identificar degradações no concreto f Avaliar e comparar a degradação no período de 2024 à 2025 14 PRESSUPOSTOS ADOTADOS Na utilização do método indireto de ultrassonografia buscando minimizar 18 os fatores que podem influenciar a VPU admitese que é possível realizar a avaliação da integridade do concreto A interpretação dos resultados ocorre por meio da comparação entre os valores obtidos em um mesmo elemento e aqueles medidos em outros pontos da estrutura permitindo identificar variações que indicam possíveis processos de deterioração na camada superficial do concreto O principal mecanismo de degradação em pilares de concreto é a carbonatação especialmente em regiões mais expostas como a classe de agressividade ambiental II CAAII Nesse contexto a leitura da VPU na face maior do pilar do concreto é alterada pela carbonatação que pode ser avaliada pela transmissão indireta 15 DELIMITAÇÕES DA PESQUISA A delimitação desta pesquisa se encontra na análise da estrutura de concreto armado da Clínica Odontológica Universitária COU localizada no campus da Universidade Estadual de Londrina UEL Essa edificação se encontra em estado de deterioração moderada uma vez que a obra não foi concluída assim exposta a agressividade ambienta classificada de Classe de Agressividade Ambiental II CAA II A estrutura da edificação analisada corresponde a dois dos três blocos que compõem a clínica nomeados como Bloco A e Bloco B cuja idade estimada é de aproximadamente 15 anos Dessa forma a pesquisa concentrase exclusivamente na análise comparativa dos resultados obtidos nesses dois blocos abrangendo apenas pilares destes setores da edificação não considerando os demais elementos estruturais como vigas e lajes Essa delimitação busca garantir maior aprofundamento na interpretação dos efeitos da idade do ambiente e das características construtivas sobre o desempenho do concreto em pilares submetidos ao método indireto de ultrassonografia 16 ESTRUTURA DO TRABALHO A estrutura deste trabalho foi pensada para que o leitor possa se situar gradualmente nos conceitos teóricos até chegar à metodologia esclarecendo como 19 o método indireto para a determinação da VPU é aplicável em pilares de concreto armado de obras interrompidas Com isso o primeiro capítulo introdutório traz a contextualização do problema a justificativa os objetivos e as questões de pesquisa O segundo capítulo oferece uma revisão da literatura que inclui as normas relevantes os conceitos fundamentais das estruturas de concreto armado os principais mecanismos de deterioração e um exame dos ensaios não destrutivos com ênfase na medição da velocidade do pulso ultrassônico VPU pelo método indireto e os fatores influenciantes nos resultados obtidos Em seguida no terceiro capítulo são apresentadas a metodologia utilizada No quarto capítulo são apresentados os resultados alcançados em campo juntamente com a análise e a discussão correspondentes Por último o quinto capítulo apresentará a conclusão da pesquisa a qual exporá os principais resultados obtidos e as contribuições esperadas decorrentes deste estudo 20 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA A determinação da VPU é um método de ensaio utilizado para a caracterização do concreto e que permite a avaliação das condições dos elementos de estruturas de concreto armado fundamentandose no princípio de que a velocidade de propagação da onda depende das propriedades elásticas e da microestrutura do material BUNGEY 1989 Em face disso os resultados obtidos in loco podem ser influenciados por diversos fatores relacionados com a montagem e a operação dos transdutores nas faces dos elementos de concreto bem como o preparo da superfície de contato a presença de armaduras a composição do concreto e as condições geométricas físicas químicas e mecânicas do concreto do elemento sob investigação Nessa direção este capítulo busca levantar o conhecimento contido na literatura sobre a aplicação deste método a fim de oferecer o suporte teórico necessário para se atingir o objetivo declarado no trabalho 21 NORMAS TÉCNICAS REGENTES A evolução da tecnologia ultrassônica com aplicação para avaliar estruturas em concreto de maneira não destrutiva END se desenvolveu junto a área de eletrônica e posteriormente dos computadores Stein 2017 O uso do ensaio não destrutivo VPU para aplicação de avaliar a possibilidade de um método para detecção de falhas se tem conhecimento em 1930 a 1940 com Michael Faraday com a demonstração de indução eletromagnética A partir desta ideia inicial pesquisadores investigaram a aplicação em estruturas de concreto de grande porte como barragens e fundações profundas Assim surgiu a ACI 2282R13 ACI 2013 Report on Nondestructive Test Methods for Evaluation of Concrete in Structures cujo objetivo é orientar as técnicas sobre os métodos e procedimentos não destrutivos mais comumente usados para avaliar o concreto em estruturas sem danificálas aplicando a velocidade do pulso ultrassônico para avaliar a homogeneidade presença de vazios ou trincas qualidade e compacidade Esse documento não possui caráter normativo mas reúne recomendações práticas e ressalta que a VPU deve preferencialmente ser associada a outros ensaios não destrutivos para aumentar a confiabilidade das 21 avaliações Em meados de 1970 a British Standards BS 1881 voltado à medição da velocidade de pulso em concreto endurecido A BS 1881 Part 203 1986 apresenta também recomendações para os arranjos direto semidireto e indireto enfatizando que os valores obtidos pelo método indireto na pesquisa variaram de 5 a 20 em relação ao método direto Já a ABNT NBR 8802 ABNT 2019 noma técnica brasileira utilizada como principal referência para guiar este trabalho regulamenta a aplicação da técnica no concreto endurecido 22 ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO O concreto armado é a composição do concreto e o aço Essa combinação viabiliza a criação de elementos estruturais capazes de satisfazer às mais diversas exigências de forma e função Mehta Monteiro 2008 Conforme a ABNT NBR 6118 ABNT 2023 o dimensionamento deve levar em consideração critérios de segurança durabilidade e desempenho levando em conta as ações permanentes variáveis e acidentais que podem influenciar ao longo da vida útil da estrutura A durabilidade de elementos em concreto armado podese relacionar com a proteção das armaduras contra a corrosão como o cobrimento o controle de fissuração e a utilização de concreto com slump adequado bem como a qualidade capaz de resistir à agressividade do ambiente de exposição Helene 2003 Em estruturas expostas às condições ambientais a ocorrência de fissuras pode potencializar os processos de degradação favorecendo a penetração de agentes agressivos como dióxido de carbono cloretos e umidade que diminuem o pH do concreto favorecendo a corrosão das armaduras Além disso falhas no processo da concretagem podem ocasionar a segregação dos agregados do concreto afetando a resistência da estrutura Esses defeitos como segregação ninhos de brita e má compactação criam zonas críticas Isso altera a propagação das ondas ultrassônicas em avaliações não destrutivas Bungey 1989 22 23 UTILIZAÇÃO DE ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS A perícia de estruturas de concreto armado exige métodos que permitam identificar falhas internas Coletar amostras nem sempre é viável assim métodos de investigação que permitam avaliar propriedades de forma indireta é interessante Nesse contexto os ensaios não destrutivos END minimizam a necessidade de interferir na integridade dos elementos estruturais Entre as opções a velocidade do pulso ultrassônico VPU permite avaliar esses defeitos Segundo as normas técnicas ABNT NBR 8802 ABNT 2019 e a BS 1881 BSI 1986 o método consiste em medir o tempo que uma onda ultrassônica leva para atravessar um trecho do elemento Essa velocidade de propagação é influenciada diretamente por fatores como densidade umidade fissuras porosidade e tipo de agregados Valores mais altos indicam em geral um material mais íntegro e homogêneo enquanto velocidades mais baixas podem sinalizar deterioração ou defeitos internos porém devese levar em consideração os fatores citados anteriormente que serão desenvolvidos no trabalho Ao comparar as medições ao longo do tempo é possível perceber se a qualidade do concreto está se mantendo ou se há uma tendência de degradação que precise ser tratada 24 DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DO PULSO ULTRASSÔNICO A determinação da velocidade do pulso ultrassônico VPU caracterizase por ser um método de ensaio não destrutivo END que permite identificar algumas características físicas e mecânicas do concreto estrutural Os primeiros relatos do surgimento do método da velocidade do pulso ultrassônico VPU foi nos Estados Unidos por volta de 1940 Bungey 1989 Mehta e Monteiro 2008 apresentam o ensaio sendo a análise da velocidade em que o pulso ultrassônico que atravessa o material concreto utilizando uma frequência de ondas longitudinais variando entre 20 kHz e 150 kHz AlAkhras e AlQadi 1998 também desenvolveram uma pesquisa da utilização da VPU com a finalidade em detectar os defeitos internos avaliação da uniformidade em concretagem e a possibilidade em monitorar a deterioração progressiva de elementos estruturais ao longo de sua vida útil O programa 23 experimental de sua pesquisa baseouse na variação da relação águacimento tipo de agregado incorporação de ar e tempo de cura na medição da velocidade da onda ultrassônica utilizandose um aparelho de ultrassonografia com transdutores de 54 kHz e 340 kHz A aplicação desse ensaio não destrutivo END baseiase na propagação de ondas mecânicas de alta frequência no interior do material permitindo identificar descontinuidades heterogeneidades e variações nas propriedades físicas e mecânicas sem danificar o elemento estrutural Esse método é relevante em inspeções de estruturas existentes em obras de reabilitação a avaliação da resistência à compressão do concreto é importante no controle tecnológico das estruturas de concreto para controle de qualidade assim assegurando a segurança da estrutura A resistência à compressão é uma propriedade adotada no dimensionamento dos elementos estruturais logo está diretamente relacionada à segurança e estabilidade estrutural Helene 2003 O ensaio com as ondas ultrassônicas para leitura do equipamento são do tipo longitudinal As ondas propagamse através do concreto com velocidade dependente de fatores como densidade módulo de elasticidade e presença de descontinuidades internas Em peças sem vazios e boa densidade a propagação é mais rápida e com menor atenuação Por outro lado materiais com fissuras vazios porosidade tendem a diminuir a VPU A equação fundamental que rege o cálculo da velocidade está apresentada a seguir V d T 1 Sendo V velocidade de leitura do pulsoms d distância dos transdutores de leituram T tempo de leitura do equipamentos O equipamento utilizado compõese de um par de transdutores emissor e receptor um cronômetro eletrônico de alta resolução e um sistema gerador de pulsos Para acoplar os transdutores na estrutura utilizase um gel acoplante entre os transdutores e a superfície do concreto para eliminar a camada de ar que 24 influenciara nos resultados A escolha correta do modo de ensaio direto semidireto ou indireto depende das condições de acesso às faces do elemento sendo o método direto o que fornece os resultados mais precisos e confiáveis Em termos de interpretação dos resultados a velocidade do pulso pode ser relacionada à qualidade do concreto com base em faixas de referência sugeridas por normas técnicas De acordo com a norma técnica britânica BS 1881 Part 203 BSI 1986 por exemplo velocidades superiores a 4500 ms geralmente indicam concreto de excelente qualidade enquanto valores inferiores a 3000 ms podem sinalizar sérios problemas estruturais ou má execução A norma técnica brasileira ABNT NBR 8802 ABNT 2019 também apresenta orientações para a realização do ensaio e para a classificação dos resultados obtidos No entanto é importante ressaltar que a velocidade do pulso por si só não é suficiente para determinar a resistência à compressão do concreto sendo necessária a utilização de correlações empíricas previamente calibradas com base em ensaios destrutivos como a moldagem e ruptura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos Além de sua função diagnóstica o ensaio por pulso ultrassônico pode ser utilizado de forma combinada com outros métodos como o esclerômetro ensaio de dureza superficial ou o radar de penetração no solo GPR potencializando sua capacidade de caracterização estrutural Essa abordagem multiparamétrica é particularmente útil na avaliação de estruturas de grande porte como barragens pontes túneis e edifícios históricos onde a intervenção direta é limitada e o levantamento detalhado de informações internas é essencial para garantir a segurança e orientar decisões de reparo ou reforço Entre as vantagens do método destacamse a rapidez de execução a possibilidade de ser realizado in loco a não necessidade de amostragem destrutiva e a viabilidade de mapeamento da uniformidade do concreto em grandes áreas Entretanto como qualquer técnica indireta o ensaio ultrassônico apresenta limitações que devem ser cuidadosamente consideradas A presença de armaduras pode refletir ou desviar as ondas interferindo nos resultados Além disso fatores como grau de umidade tipo de agregado idade do concreto e condições de cura afetam significativamente a propagação das ondas e consequentemente a interpretação dos dados Por isso recomendase que os ensaios sejam sempre 25 realizados por profissionais capacitados e com pleno conhecimento das variáveis envolvidas utilizandose protocolos padronizados e calibração apropriada para cada situação Em suma o ensaio para a medição da VPU representa uma ferramenta de grande valor para a engenharia diagnóstica e o controle de qualidade do concreto desde que utilizado com critério técnico e respaldo normativo Sua aplicação deve sempre considerar as particularidades do elemento estrutural analisado o histórico da estrutura e a finalidade específica do ensaio garantindo assim resultados confiáveis e tecnicamente interpretáveis no contexto da avaliação estrutural Na Tabela 1 é apresentada a relação entre os valores de VPU e uma classificação qualitativa do concreto de acordo com Whitehurst 1966 e Rincon et al 1998 Tabela 1 Classificação qualitativa do concreto em relação a VPU Velocidade da Onda Ultrassónica ms Qualidade do Concreto V4500 EXCELENTE 3500V4500 ÓTIMO 3000V3500 BOM 2000V3000 REGULAR V2000 RUIM Fonte Whitehurst 1966 e Rincon et al 1998 25 PROCEDIMENTOS DE ENSAIO DO MÉTODO INDIRETO DA VPU O método indireto regulamentado pela norma técnica NBR 8802 ABNT 2019 consiste no arranjo dos transdutores emissores e receptores em uma mesma face do elemento estrutural em concreto armado A propagação da onda ultrassônica ocorre através de um percurso de uma fina camada superficial do elemento diferentemente dos métodos direto e semidireto em que a onda atravessa a seção da peça Atualmente esse método é mais indicado em situações que apenas uma face está acessível como em elementos estruturais de borda já executados em estruturas paralisadas O método descrito pela norma pode ser subdividido em cinco etapas Seleção e preparação dos corpos de prova para a medição da VPU 26 Posicionamento dos transdutores Realização das leituras Registro dos resultados e interpretação E emissão do relatório do ensaio 251 Seleção e Preparação dos Corpos de Prova para Ensaio Mehta e Monteiro 2008 trazem que em regiões com fissuras irregularidades ou destacamento superficial do elemento de concreto podem mudar o percurso da propagação da onda comprometendo a leitura do feita pelo equipamento Por esse motivo os elementos de concreto a serem ensaiados devem ter superfícies planas lisas e limpas Se a regularização das superfícies de ensaio for realizada por processos mecânicos as vibrações não devem impactar a estrutura interna do material a ser testado também seguindo a ABNT NBR 8802 ABNT 2019 252 Posicionamento dos Transdutores A ligação entre os transdutores e a superfície de contato deve ser firme Para que as medições apresentem dados confiáveis é indicado a utilização de uma pasta cimentícia ou gel de silicone Além disso é imprescindível que a distância entre os transdutores seja com precisão de 1 Para realizar os ensaios o transdutor emissor permanece estacionado em um determinado ponto E enquanto o transdutor receptor é deslocado para diversas posições R1 R2 R3 Rn mantendo distâncias uniformes ao longo da mesma linha conforme ilustrado na Figura 1 As informações referentes às distâncias percorridas e aos tempos anotados devem ser organizadas em um gráfico no qual a inclinação da linha representada indica a velocidade do som que se propaga por meio do ultrassom 27 Figura 1 Posicionamento dos transdutores na transmissão indireta da VPU Fonte Extraído da ABNT NBR 8802 ABNT 2019 253 Realização das Leituras A norma brasileira ABNT NBR 8802 ABNT 2019 estabelece que sejam realizadas no mínimo três medições por posição sendo adotada a média dos valores para o cálculo da velocidade do pulso ultrassônico VPU Além disso as leituras devem abranger diferentes afastamentos entre os transdutores No arranjo indireto os valores de VPU tendem a apresentar leituras de VPU inferiores aos obtidos pelo método direto na ordem de 5 a 20 BS 1881 Parte 203 1986 Essa redução decorre da dispersão da onda ao longo da superfície do concreto e do maior número de fatores de influência das condições superficiais Yaman Ici e Yesiller 2001 trazem que para mitigar incertezas é recomendado a execução de várias leituras em diferentes distâncias iniciando com um afastamento mínimo de duas vezes o comprimento de onda λ e ampliando progressivamente Garantindo repetições adequadas e controle das condições do ensaio de modo a assegurar resultados consistentes para posterior registro e interpretação 254 Registro dos Resultados e Interpretação O procedimento de registro dos resultados deve incluir o registro das distâncias entre os transdutores e os respectivos tempos de propagação do pulso ultrassônico a partir dos quais é possível calcular a velocidade média 28 As informações referentes às distâncias percorridas e aos tempos anotados devem ser organizadas em um gráfico como representado na Figura 2 no qual a inclinação da linha representada indica a velocidade do som que se propaga por meio do ultrassom Figura 2 Exemplo de gráfico obtido pela transmissão indireta Fonte Extraído da ABNT NBR 8802 ABNT 2019 255 Emissão do relatório do ensaio Como última fase do processo do método a elaboração do relatório técnico que reúne os dados coletados e para servir como apoio para análise da estrutura A ABNT NBR 8802 ABNT 2019 traz as indicações dos dados que o relatório deve incluir com a identificação do elemento de concreto que foi ensaiado as condições sobre os quais estavam sujeitos os resultados obtidos e a velocidade do pulso ultrassônico calculado É recomendado que se inclua nos registros as condições ambientais no momento da medição como a temperatura umidade posição dos elementos e outros fatores que podem influenciar Estes fatores têm um impacto direto na transmissão da onda ultrassônica especialmente no método indireto onde a superfície do concreto é mais suscetível a mudanças térmicas e de umidade RILEM 1972 É necessário descrever as condições do concreto avaliado idade aparente fissuras visíveis manchas de corrosão carbonatação superficial irregularidades carbonatação ou infiltrações 29 É essencial que os tempos de trânsito individuais as médias utilizadas e a velocidade calculada V Lt sejam registradas de forma a permitir rastreabilidade Também é importante ressaltar mudanças abruptas entre pontos adjacentes pois podem indicar fissuras vazios ou heterogeneidades internas Portanto o relatório precisa deixar claras as limitações do método indireto 26 FATORES QUE INFLUENCIAM A DETERMINAÇÃO DA VPU Tendo em vista o objetivo declarado neste trabalho levando em conta que se propõe aplicar o método indireto na avaliação dos pilares de uma estrutura confeccionados com o mesmo tipo de concreto desconsiderouse nesta seção a investigação das influências associadas intrinsecamente ao material como o tipo e consumo de cimento Portland o tipo a dimensão máxima e a proporção do agregado graúdo o uso de aditivos dentre outros No que se refere ao produto resultante dos processos de concretagem e suas anormalidades os principais fatores que influenciam a determinação da VPU com foco no método indireto estão descritos a seguir 261 Umidade do Concreto No método indireto como as ondas de ultrassom se propaga na superfície regiões expostas à chuva infiltrações ascendentes em pilares térreos ou condensação podem apresentar resultados mais altos do que em pilares internos ou protegidos Devido a isto o teor de umidade é um dos fatores a ser levado em consideração na medição da VPU especialmente no método indireto Berriman et al 2004 demonstram que a presença de água nos poros permite que a onda ultrassônica atravesse o concreto com maior facilidade resultando em velocidades de pulso maiores em até 10 do que as observadas em concreto seco Essa característica interfere na estimativa da resistência do concreto se não for levada em consideração podendo mascarar defeitos internos Ferreira 2011 Ou seja quando os poros estão preenchidos com água a VPU tende a aumentar já que a água transmite a onda mais rapidamente do que o ar E o concretos menos saturado apresentam velocidades mais baixas devido à menor 30 continuidade no meio de propagação Adamatti 2011 destaca que no método indireto a interpretação com alto teor de umidade tornase ainda mais crítico pois a trajetória lateral das ondas amplia o percurso dentro da zona de influência da umidade superficial Irregularidades na distribuição de umidade podem causar variações pontuais na velocidade medida reduzindo a confiabilidade dos resultados se não houver compensação adequada Pedroso 2009 traz que teores elevados de umidade no concreto potencializam o avanço da carbonatação reação que eleva a dureza superficial do concreto influenciando diretamente de dureza e propagação de ondas ultrassônicas 262 Densidade e Homogeneidade A densidade e a homogeneidade interna do concreto influenciam diretamente a propagação das ondas ultrassônicas Soeiro et al 2018 explicam que concretos homogêneos e densos permitem velocidades de pulso mais altas e estáveis Já em falhas de concretagem com a segregação dos agregados e ou a presença de vazios causam descontinuidades que podem levar a alteração do percurso das ondas provocando interpretações equivocadas Com isso há necessidade de realizar medições em uma malha de pontos a fim de obter médias representativas Chies 2014 263 Temperatura do Concreto A temperatura pode influenciar as propriedades do concreto afetando as propriedades mecânicas e possivelmente a durabilidade da estrutura Isso devido ao processo de retração do concreto fissuras por secagem rápida e aceleração das reações de hidratação o que altera a estrutura interna do material Já em temperaturas baixas pode gerar o congelamento da água livre presente nos poros podendo surgir fissuras internas aumentar a rigidez aparente mas reduzindo a tenacidade e comprometendo a integridade a longo prazo Essas variações impactam diretamente parâmetros como resistência à compressão módulo de elasticidade e absorção de energia Por essas razões a propagação de ondas ultrassônicas também sofre 31 influência das variações térmicas De acordo com Mehta e Monteiro 2008 o aumento da temperatura provoca mudanças na viscosidade da pasta de cimento no módulo de elasticidade e na densidade do concreto fatores que podem reduzir a VPU Assim é recomendado que ensaios sejam realizados em condições térmicas controladas ou que se faça o registro da temperatura ambiente para aplicar correções conforme parâmetros normativos da ABNT NBR 8802 ABNT 2019 A RILEM por meio da comunicação END 1 1972 aborda que temperaturas extremas afetam diretamente a velocidade de propagação dos pulsos ultrassônicos no concreto Temperaturas acima de determinados limites tendem a reduzir essa velocidade devido à formação de microfissuras internas causadas pela dilatação térmica enquanto temperaturas muito baixas podem aumentála especialmente quando ocorre congelamento da água livre nos poros Por esse motivo recomenda se que os ensaios sejam realizados em condições térmicas controladas ou que se adotem ajustes e correções assegurando que os valores obtidos reflitam as reais características estruturais do concreto ensaiado A norma britânica BS 1881203 BSI 1986 indica que devem ser considerados os efeitos de temperatura ambiente e temperatura do concreto sobretudo quando se realiza o método indireto porque a camada superficial do concreto pode aquecer ou esfriar mais rápido que o interior criando gradientes térmicos que afetam o resultado 264 Espaçamento entre os Transdutores No método indireto para a medição da VPU o espaçamento entre os transdutores é um parâmetro de grande influência sobre a qualidade e a interpretação dos resultados A ABNT NBR 8802 ABNT 2019 e a BS 1881 BSI 1986 indicam que a distância deve ser escolhida levando em conta a geometria do elemento o tamanho máximo do agregado e as condições de acesso buscando um equilíbrio entre sensibilidade e estabilidade de leitura As pesquisas apontam que espaçamentos reduzidos aumentam a sensibilidade para pequenas descontinuidades superficiais como microfissuras e porosidade Bungey 1989 Mehta Monteiro 2008 Isso acontece porque o trajeto mais curto diminui a atenuação e mantém a energia do pulso elevada No entanto 32 Reginato Lorenzi e Silva Filho 2018 observaram que distâncias muito pequenas podem intensificar a influência de variações locais e ruídos de leitura reduzindo a confiabilidade em análises comparativas Por outro lado distâncias maiores ampliam a área avaliada e permitem detectar defeitos distribuídos ao longo de um trecho maior mas também aumentam a atenuação e a dispersão da onda dificultando a identificação de microdefeitos Chies 2014 destaca que acima de determinados valores o sinal pode perder definição especialmente em concretos de maior idade ou com maior heterogeneidade interna No método indireto há ainda a relação direta entre espaçamento e profundidade efetiva da avaliação Distâncias maiores tendem a explorar um volume superficial mais amplo mas reduzem a resolução para detalhes pequenos Esse comportamento foi confirmado por estudos experimentais de Bungey 1989 que demonstraram a variação da sensibilidade em função da distância Em aplicações práticas recomendase adotar espaçamentos que proporcionem um bom compromisso entre abrangência e precisão além de manter uniformidade nos valores utilizados dentro de uma mesma campanha de ensaios Teoricamente a VPU não depende do tamanho do caminho percorrido pela onda ultrassônica Todavia a prática constatouse que o percurso curto da onda ultrassônica gera VPU pouco representativa Em vista disso a ND1 RILEM 1972 recomenda as seguintes distâncias mínimas entre os transdutores 100 mm para o concreto com agregado de dimensão máxima de 30 mm 150 mm para o concreto com agregado graúdo de dimensão máxima de 45 mm Para trabalhos acadêmicos e relatórios técnicos a apresentação de gráficos que relacionem espaçamento versus velocidade e espaçamento versus amplitude do sinal auxilia na interpretação Também é útil incluir imagens esquemáticas mostrando a posição dos transdutores no método indireto e como o espaçamento afeta o trajeto da onda 265 Dispersão das Ondas Ultrassônicas Segundo Chies 2014 o método indireto por sua geometria de aplicação intensifica a dispersão das ondas mecânicas no interior do concreto 33 Essa dispersão faz com que parte da energia se dissipe ou seja refletida resultando em leituras ligeiramente menores da velocidade do pulso em comparação ao método direto Por isso é prática recomendada realizar múltiplas leituras cruzar dados com outras técnicas e considerar fatores de correção conforme apontado por Adamatti 2011 No método indireto tende a registrar velocidades ligeiramente menores devido a dispersão da onda 266 Presença de Defeitos ou Fissuras A principal aplicação do VPU é justamente detectar as descontinuidades como a ocorrência de fissuras e vazios que atuam como barreiras parciais ou totais para as ondas ultrassônicas Evangelista 2002 mostra que as alterações na trajetória de propagação podem indicar as regiões com perda de coesão interna ou falhas de execução Esses dados são essenciais para decidir sobre reparos estruturais ou reforços localizados 267 Presença de Armaduras Na medição da VPU especialmente no método indireto a presença de armaduras próximas à superfície pode alterar significativamente os resultados Isso acontece porque a VPU no aço é muito maior que no concreto Quando a onda encontra uma barra parte da energia é transmitida pelo metal encurtando o tempo de percurso e consequentemente aumentando o valor calculado da velocidade Esse efeito pode induzir interpretações equivocadas fazendo parecer que o concreto é mais denso ou homogêneo do que realmente é A ABNT NBR 8802 ABNT 2019 e a BS 1881 BSI 1986 alertam que sempre que possível devese evitar posicionar os transdutores em um trajeto que cruze diretamente uma armadura Para isso recomendase o uso prévio de um pacômetro de modo a mapear a posição e a profundidade das barras No método indireto esse cuidado precisa ser ainda maior Como os transdutores ficam na mesma face da estrutura a onda tende a percorrer trajetórias 34 superficiais onde normalmente existe maior concentração de aço devido ao cobrimento reduzido Isso aumenta a chance de o pulso passar pela armadura e distorcer o resultado Além disso quando há várias barras próximas a onda pode sofrer reflexões múltiplas gerando sinais secundários que dificultam a leitura precisa Estudos de Reginato Lorenzi e Silva Filho 2018 mostram que em elementos fortemente armados a influência do aço pode ser percebida mesmo quando ele não está exatamente no caminho direto da onda devido à difusão de energia no entorno da barra Mehta e Monteiro 2008 e Bungey 1989 reforçam que nessas situações é essencial interpretar os dados em conjunto com inspeção visual e se necessário ensaios complementares Outro ponto é que em casos em que não seja possível evitar a interferência das armaduras devese registrar essa condição e considerar que os valores de velocidade obtidos representam a interação açoconcreto e não apenas o concreto Isso é particularmente importante para comparações futuras já que qualquer mudança no posicionamento dos transdutores ou na área medida pode alterar o padrão das leituras 268 Comprimento e Frequência da Onda Ultrassônica Adamatti 2011 e Ferreira 2011 estudaram a frequência f da onda ultrassônica escolhida para o ensaio influência na capacidade de detectar descontinuidades de diferentes tamanhos As frequências mais altas são mais sensíveis porém sofrem maior atenuação enquanto as frequências mais baixas garantem maior penetração no concreto mas podem deixar de registrar microfissuras Os transdutores que operam em frequências mais altas geram ondas de menor comprimento o que ajuda a identificar pequenas fissuras e porosidades mas essas ondas se perdem mais rápido ao passar pelo concreto limitando a profundidade da análise Mehta Monteiro 2008 Medeiros Junior Helene 2008 Já os transdutores de baixa frequência produzem ondas mais longas que conseguem penetrar mais profundamente com menos perda de energia Por outro lado eles não são tão eficazes para detectar defeitos pequenos como as fissuras 35 Por ser um material heterogêneo a velocidade da onda varia no interior do concreto ao longo do trajeto por causa da interação entre a matriz e os agregados além de possíveis microfissuras e vazios Para isso a norma britânica BS 1881 BSI 1986 recomenda usar os transdutores com frequência entre 20 kHz e 150 kHz podendo chegar a 10 kHz para trajetos muito longos Em elementos pequenos ou em análise em trajetos curtos é indicado utilizar os transdutores de alta frequência que sofrem menos interferências Em estruturas maiores ou leituras em longos percursos as frequências baixas são mais adequadas pois a onda sofre menos atenuação No caso do método indireto a onda percorre principalmente na superfície onde a densidade pode variar bastante e fenômenos como a carbonatação interferem no comportamento do pulso 269 Condições da superfície do concreto No método indireto para a medição da VPU a condição da superfície do é um parâmetro que deve ser levado como ponto de atenção pois os influenciam diretamente dos resultados da VPU De acordo com Lorenzi 2009 é importante evitar superfícies irregulares ou não planas deve ser mantida lisa e limpa para garantir o acoplamento adequado dos transdutores A norma técnica brasileira ABNT NBR 8802 ABNT 2019 destaca procedimentos para situações em que seja necessário regularizar a superfície recomendando o uso de processos mecânicos tomando o cuidado para que este não afete a estrutura interna do concreto ou de materiais como pasta de cimento gesso ou resina epóxi sempre em camadas de espessura mínima 2610 Carbonatação do Concreto Mehta e Monteiro 2008 citam que a carbonatação altera a densidade e aumenta a dureza da superfície do concreto devido ocupação dos espaços vazios do concreto Com isso pode resultar em velocidades de pulso levemente mais altas como demostram os estudos de Costa 2004 O principal mecanismo de deterioração do concreto em pilares é a 36 carbonatação principalmente quando a estrutura estiver implantada numa localidade com classe de agressividade ambiental CAAII Neste caso a leitura da VPU na face maior do pilar do concreto é alterada pela carbonatação o que permite ser avaliada pela transmissão indireta Dessa maneira algumas pesquisas mostram que em concretos de baixa resistência mecânica a profundidade de carbonatação pode atingir até 20 mm ao longo do processo Em ensaios realizados por Costa 2004 a VPU de concretos carbonatados apresentou aumento médio de 5 a 10 na camada superficial cujo no método indireto é a camada que mais interfere na leitura do pulso Além disso é importante destacar que a carbonatação embora aumente a dureza superficial decorre em efeitos prejudiciais à durabilidade da estrutura pois reduz o pH do concreto tornando a armadura vulnerável à corrosão Assim uma camada superficial densificada não garante necessariamente boas condições do núcleo ou proteção efetiva da armadura Conforme discutido por Cruz 2024 p 16 na aplicação do método indireto a deterioração da camada superficial do concreto pode ser avaliada mediante a medição da VPU em um elemento em comparação com os resultados medidos nos demais elementos que compõem a mesma estrutura Esse procedimento é particularmente relevante em pilares onde a carbonatação ocorre com maior intensidade nas faces expostas principalmente na zona classificada como CAAII próxima à armadura Assim ensaios complementares como a esclerometria e a medição da profundidade de carbonatação com a solução de fenolftaleína podem contribuir para verificar a extensão da camada carbonatada e calibrar as leituras da VPU 37 3 MÉTODOS DE PESQUISA A presente pesquisa do trabalho desenvolvido possui natureza empírica pois busca avaliar a utilização da ultrassonografia pelo método indireto em elementos de concreto armado considerando sua possível utilização em diagnósticos estruturais em obras paralisadas Em relação aos objetivos a pesquisa podese ser classificada como exploratória pois busca levantar fatores que influenciam na propagação da onda ultrassônica no método indireto A pesquisa foi composta por duas etapas principais a a revisão narrativa da literatura b e a condução de um único estudo de caso 31 REVISÃO DA LITERATURA A revisão da literatura foi realizada por meio de levantamento em livros revistas cientificas artigos e normas brasileiras e estrangeiras que abordam o tema O foco recaiu na pesquisa das limitações dos ensaios com os principais fatores que influenciam na leitura da VPU em pilares de concreto armado utilizandose o método indireto A revisão permitiu levantar os procedimentos de ensaio estabelecido por norma técnica e os cuidados que deverão ser atentados nos ensaios em campo Os resultados obtidos nesta etapa estão apresentados no segundo capítulo servindo como base de conhecimento para realizar os procedimentos de ensaio e em seguida interpretálos 32 CONDUÇÃO DO ESTUDO DE CASO 321 Descrição da estrutura a ser estudada Levando em consideração as delimitações levantadas da literatura e abordadas ao longo do presente trabalho a estrutura a ser analisada Clínica Odontológica Universitária COU localizada no campus da Universidade Estadual de Londrina UEL Locada na Rodovia Celso Garcia Cid PR445 Km 380 CEP 38 86057970 Londrina PR como registrado na Figura 3 Figura 3 Fachada principal do Bloco C concluído da Clínica Odontológica Universitária da Universidade Estadual de Londrina Fonte COUUEL acesso em 18082025 O complexo da clínica surgiu em 1963 com a criação da Fundação Universitária Estadual de Londrina FUEL em 1971 sendo integrado ao Centro de Ciências da Saúde CCS sendo a Clínica odontológica uma subunidade desse Centro Abrigando tanto a graduação e pósgraduação do curso de odontologia UEL Nela encontramse designados os múltiplos espaços de caráter hospitalar educacional área de espera sanitários secretarias sala de arquivos almoxarifados deposito de materiais salas de aula salas de treinamento bibliotecas salas de informática laboratórios de produção raio X periapical tomografia ambulatório multidisciplinar laboratório acadêmico lavagem de materiais câmera escura salas de cirurgia salas de esterilização salas de residência quarto de plantonistas salas destinadas a funcionários e salas de manutenção O edifício é dividido em três blocos A B e C interligados pela caixa de escadas como representado na Figura 4 39 Figura 4 Planta do pavimento térreo do COUUEL sem escala Fonte Extraído do projeto executivo de arquitetura do COUUEL prancha 0318 de 14102009 Porém atualmente apenas o bloco C está totalmente finalizado enquanto os blocos A e B apenas a estrutura de concreto armado está executada mas em estado de deterioração por presença de manifestações patológicas 322 Características Construtivas da Edificação O sistema construtivo da edificação é caracterizado por estrutura de concreto armado moldada in loco e o fechamento em alvenaria de vedação em bloco cerâmico O piso de granilite os revestimento das alvenarias em argamassa mista e pintura acrílica banheiros e laboratórios com placas cerâmicas Esquadrias metálicas em alumínio Forros em placas de gesso acartonado e cobertura com estrutura e telhas metálica A edificação encerra aproximadamente 1147802 m² de área construída A execução das estruturas ocorreu simultaneamente nos anos de 2010 e 2011 No entanto apenas o Bloco C foi finalizado com aproximadamente 438600m² em 2018 A edificação foi selecionada em virtude de já ter sido estudada anteriormente no trabalho de conclusão de curso de engenharia civil de Cruz 2025 Assim 40 buscando aprofundar no método indireto e avaliar a utilização em diagnósticos de estruturas de concreto em obras paralisadas Ademais a edificação selecionada possui fácil acesso e disponibilidade para o estudo Como já descrito os blocos de ênfase do estudo serão o Bloco B que possui três pavimentos térreo intermediário e superior e o Bloco A com dois pavimentos térreo e superior Ambos com pavimentos com pé direito de aproximadamente 360m como mostrado na Figura 5 Figura 5 Corte longitudinal do COUUEL sem escala Fonte Extraído do projeto executivo de arquitetura do COUUEL prancha 1318 de 14102009 323 Seleção dos Pilares de Concreto Armado Para Base de Estudo Com intenção de estabelecer uma amostra para contemplar as diferentes situações de exposição à agressividade ambiental umidade e carregamento dos elementos estruturais em análise definiuse um grupo de pilares representativos de um conjunto possível de características semelhantes e que pudesse ser estudado dentro das condições de tempo e recursos disponíveis As dimensões dos pilares selecionados seguem padrões de seção transversal de 25x50 cm e 25x40 cm com altura de 305 m até a face inferior das vigas Temse conhecimento de que a concretagem desses elementos foi executada integralmente em um único lance com o auxílio de vibrador de imersão para o adensamento Foi constatado que o concreto utilizado era composto por brita tipo nº 1 de basalto como agregado graúdo e areia grossa quartzosa como agregado miúdo A idade aproximada dos pilares é de 15 anos condição que influencia estado de degradação da estrutura consequentemente na resposta obtida nos ensaios da VPU 41 Assim tomando como base o trabalho de conclusão de Cruz 2025 foram adotados os pilares já selecionados anteriormente pelo autor enumerados como PB120 e PB129 no projeto estrutural ambos de seção retangular de 25x50 cm localizados no segundo pavimento do Bloco B Além disso foi proposto ensaiar o pilar PB120 também localizado no primeiro pavimento e acrescentando dois novos pilares à amostra O PA1 pilar de borda localizado no primeiro e segundo pavimento de seção retangular de 25x40 cm e o PA14 de seção transversal 25x50 cm situado em posição mais centralizada na estrutura do Bloco A como apresentados nas Figuras 6 e 7 Figura 6 Parte da planta do 1º pavimento do Bloco B sem escala com indicação dos pilares PB120 e PB129 Fonte Extraído do projeto estrutural do COUUEL prancha 03B de setembro2009 42 Figura 7 Parte da planta do 1º pavimento do Bloco A sem escala com indicação dos pilares PA1 e PA14 Fonte Extraído do projeto estrutural do COUUEL prancha 02A de agosto2009 324 Escolha da Malha para Coleta de Dados no Método Indireto em Pilares Levando em consideração as faces de maior dimensão dos pilares Cruz 2025 estabeleceu as seguintes definições para elaboração das malhas a O posicionamento da armadura transversal verificado no detalhamento da armadura contido no projeto estrutural e com o auxílio de um pacômetro in loco b A distância de 50 cm em relação às bordas dos pilares c A distância mínima 65 cm entre os transdutores 43 d A distância máxima 600 cm entre os transdutores principalmente para a medição indireta Dessa forma a presente pesquisa adotou a mesma malha desenvolvida por Cruz 2025 para os pilares de seção 25x50 cm Quanto ao pilar de seção 25x40 cm foi definido uma nova malha de pontos elaborada com base nas orientações do autor mostrados nas Figuras 8 e 9 Figura 8 Malha inicial para medição indireta na face maior dos pilares 25x50 cm ensaiados sem escala com cotas em centímetros Fonte Extraído de Cruz 2025 44 Figura 9 Malha inicial para medição indireta na face maior dos pilares 25x40 cm ensaiados sem escala com cotas em centímetros Fonte Própria autoria Para coletar os dados da VPU adquiridos em campo foram criadas duas tabelas com colunas representando os eixos verticais denominados de A até E e linhas subdividindo os pontos em trechos enumerados de I até IV como mostram as Figuras 10 e 11 45 Figura 10 Planilha para coleta em campo dos dados obtidos na medição indireta na face maior dos pilares 25x50 cm A B C D E 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 TRECHO II TRECHO III TRECHO IV Espaçamento cm Eixo vertical TRECHO I Fonte Própria autoria Figura 11 Planilha para coleta em campo dos dados obtidos na medição indireta na face maior dos pilares 25x40 cm A B C D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 TRECHO II TRECHO III TRECHO IV Espaçamento cm Eixo vertical TRECHO I Fonte Própria autoria 46 REFERÊNCIAS BRITISH STANDARDS INSTITUTE BSI BS 1881203 Testing concrete Part 203 Recommendations for measurement of velocity of ultrasonic pulses in concrete London 1986 16 p BIONDI S VALENTE C ZUCCARINO L Concrete strength evaluation through indirect UPV In 5th International Conference on Concrete Repair Anais Queens University Belfast Northern Ireland 2014 p 771778 TURGUT P KUCUK O F Comparative relationships of direct indirect and semi direct ultrasonic pulse velocity measurements in concrete Russian Journal of Nondestructive Testing Pleiades Publishing 2006 v 42 n 1 p 745 751 YAMAN I O INCI G YESILLER N AKTAN H M Ultrasonic pulse velocity in concrete using direct and indirect transmission ACI Materials Journal v 98 n 6 2001 p450457 INTERNATIONAL UNION OF LABORATORIES AND EXPERTS IN CONSTRUCTION MATERIALS SYSTEMS ANS STRUCTURES RILEM NDT 1 Testing of concrete by the ultrasonic pulse method Paris 1972 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 6118 Projeto de estruturas de concreto armado Rio de Janeiro 2023 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 8802 Concreto endurecido Determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica Rio de Janeiro 2019 ACI AMERICAN CONCRETE INSTITUTE ACI 2282R13 Report on Nondestructive Test Methods for Evaluation of Concrete in Structures Farmington Hills ACI 2013 ALAKHRAS N M ALQADI A N Effect of initial curing on the strength of concrete subjected to different curing regimes Cement and Concrete Research 1998 ADAMATTI D S Ultrassom aplicado à caracterização de concretos influência de parâmetros físicos e químicos Dissertação Mestrado em Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011 BERRIMAN J et al The effect of water saturation on ultrasonic pulse velocity in concrete Cement and Concrete Research v 34 n 10 p 19972003 2004 BUNGEY J H Testing of concrete in structures 2 ed London Surrey University Press 1989 CHIES C Ensaios não destrutivos aplicados ao concreto limitações e recomendações Dissertação Mestrado em Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2014 COSTA C N Carbonatação em estruturas de concreto influência nas propriedades mecânicas e na durabilidade Dissertação Mestrado em Engenharia Civil Universidade Federal de Minas Gerais Belo Horizonte 2004 CRUZ J R Aplicação da ultrassonografia em estruturas de concreto armado paralisadas Trabalho de Conclusão de Curso Engenharia Civil Universidade 47 Estadual de Londrina Londrina 2025 EVANGELISTA A C J Avaliação da integridade de concretos por ensaios não destrutivos Tese Doutorado em Engenharia Civil Universidade Federal do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 2002 FERREIRA A C Influência da umidade na velocidade do pulso ultrassônico em concretos estruturais Dissertação Mestrado em Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011 HELENE P R L Contribuição ao estudo da corrosão em armaduras de concreto armado Tese LivreDocência Escola Politécnica da Universidade de São Paulo São Paulo 2003 LORENZI A Ensaios não destrutivos aplicados ao concreto procedimentos e limitações Dissertação Mestrado em Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2009 MEHTA P K MONTEIRO P J M Concreto microestrutura propriedades e materiais 3 ed São Paulo IBRACON 2008 MEDEIROS JUNIOR R A HELENE P R L Aplicação do ultrassom em estruturas de concreto armado Revista IBRACON de Estruturas e Materiais v 1 n 1 p 4762 2008 PEDROSO M M Durabilidade do concreto causas e prevenção da deterioração São Paulo PINI 2009 PORTARIA SEDGGME nº 12766 de 28 de dezembro de 2021 Estabelece critérios para classificação de obras paralisadas Diário Oficial da União seção 1 Brasília DF 30 dez 2021 REGINATO P LORENZI A SILVA FILHO L C P Influência do espaçamento dos transdutores na determinação da velocidade do pulso ultrassônico em concretos Revista Matéria v 23 n 2 p 115 2018 RILEM Recommended Practice Testing of Concrete by the Ultrasonic Pulse Method ND1 Materials and Structures v 5 n 25 p 97104 1972 SOEIRO F J C et al Homogeneidade do concreto influência na velocidade do pulso ultrassônico Revista IBRACON de Estruturas e Materiais v 11 n 4 p 863880 2018 STEIN R Evolução das técnicas de ensaios não destrutivos aplicados ao concreto Revista Concreto Construções v 87 p 4552 2017 WHITEHURST E A Soniscope tests concrete structures Journal of the American Concrete Institute v 62 n 5 p 557573 1966 RESUMO O concreto armado é um sistema de construção amplamente utilizado e muito eficiente Porém sua funcionalidade pode ser comprometida por falhas de execução pela ação de agentes agressivos do meio ambiente e por manifestações patológicas decorrentes da paralisação de obras em fase estrutural quando os elementos permanecem expostos por longos períodos sem a adoção de medidas preventivas Nesse cenário os ensaios não destrutivos END surgem como uma alternativa para avaliação das condições estruturais a fim de auxiliar uma tomada de decisão para retomar a continuação da edificação destacando a medição da velocidade do pulso ultrassônico VPU possibilitando correlacionar os dados obtidos com características como homogeneidade presença de fissuras e estado de degradação do concreto O método indireto apresenta algumas vantagens em situações de difícil acesso às faces opostas dos elementos estruturais embora ainda demonstre limitações quanto à variabilidade nas medições Assim este estudo tem como objetivo analisar a aplicabilidade do método indireto na avaliação de pilares de concreto armado em uma estrutura paralisada localizada no campus da Universidade Estadual de Londrina UEL nos blocos A e B da Clínica Odontológica Universitária Para isso foi realizada uma busca na literatura sobre o tema assim adotando a metodologia para realização de um estudo de caso em pilares selecionados de acordo com sua posição estrutural dimensões e grau de exposição às condições ambientais Palavraschave Concreto Armado Obra Paralisada Deterioração do concreto Velocidade do Pulso Ultrassônico Método Indireto ABSTRACT Reinforced concrete is a widely used and highly efficient construction system However its functionality can be compromised by construction failures the action of aggressive environmental agents and pathological manifestations resulting from construction shutdowns during the structural phase when elements remain exposed for long periods without preventive measures In this scenario nondestructive testing NDT emerges as an alternative for assessing structural conditions and aiding decisionmaking regarding the resumption of construction This study highlights the measurement of ultrasonic pulse velocity UPV which allows the correlation of data obtained with characteristics such as homogeneity the presence of cracks and the state of concrete degradation The indirect method offers some advantages in situations where access to the opposite faces of structural elements is difficult although it still demonstrates limitations regarding measurement variability Therefore this study aims to analyze the applicability of the indirect method in evaluating reinforced concrete columns in a suspended structure located on the campus of the State University of Londrina UEL in blocks A and B of the University Dental Clinic To this end a literature search on the topic was carried out thus adopting the methodology to carry out a case study on pillars selected according to their structural position dimensions and degree of exposure to environmental conditions Keywords Reinforced concrete Paralyzed construction site Deteriorated concrete Ultrasonic pulse velocity Indirect Method LISTA DE FIGURAS Figura 1 Posicionamento dos transdutores na transmissão indireta da VPU 27 Figura 2 Exemplo de gráfico obtido pela transmissão indireta28 Figura 3 Fachada principal do Bloco C concluído da Clínica Odontológica Universitária da Universidade Estadual de Londrina38 Figura 4 Planta do pavimento térreo do COUUEL sem escala39 Figura 5 Corte longitudinal do COUUEL sem escala40 Figura 6 Parte da planta do 1º pavimento do Bloco B sem escala com indicação dos pilares PB120 e PB12941 Figura 7 Parte da planta do 1º pavimento do Bloco A sem escala com indicação dos pilares PA1 e PA1442 Figura 8 Malha inicial para medição indireta na face maior dos pilares 25x50 cm ensaiados sem escala com cotas em centímetros43 Figura 9 Malha inicial para medição indireta na face maior dos pilares 25x40 cm ensaiados sem escala com cotas em centímetros44 Figura 10 Planilha para coleta em campo dos dados obtidos na medição indireta na face maior dos pilares 25x50 cm45 Figura 11 Planilha para coleta em campo dos dados obtidos na medição indireta na face maior dos pilares 25x40 cm45 ITNAW LISTA DE TABELAS Tabela 1 Classificação qualitativa do concreto em relação a VPU LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas UEL Universidade Estadual de Londrina VPU COU Velocidade do pulso ultrassônico Clínica Odontológica Universitária SEDGG Secretaria Especial de Desburocratização Gestão e Governo Digital ME Ministério da Economia SUMÁRIO 1 Introdução14 11 Contextualização e Problema de Pesquisa14 12 Justificativa e Importância16 13 Objetivos17 131 Objetivo geral17 132 Objetivos específicos17 14 Pressupostos Adotados17 15 Delimitações da Pesquisa18 16 Estrutura do Trabalho18 2 Fundamentação teórica20 21 Normas Técnicas Regentes20 22 Estruturas de Concreto Armado21 23 Utilização de Ensaios Não Destrutivos22 24 Determinação da Velocidade do Pulso Ultrassônico22 25 Procedimentos de Ensaio do Método Indireto da VPU25 251 Seleção e Preparação dos Corpos de Prova para Ensaio26 252 Posicionamento dos Transdutores26 253 Realização das Leituras27 254 Registro dos Resultados e Interpretação27 255 Emissão do relatório do ensaio28 26 Fatores que Influenciam a Determinação da VPU29 261 Umidade do Concreto29 262 Densidade e Homogeneidade30 263 Temperatura do Concreto30 264 Espaçamento entre os Transdutores31 265 Dispersão das Ondas Ultrassônicas32 266 Presença de Defeitos ou Fissuras33 267 Presença de Armaduras33 268 Comprimento e Frequência da Onda Ultrassônica34 269 Condições da superfície do concreto35 2610 Carbonatação do Concreto35 3 MÉTODOS DE PESQUISA37 31 Revisão da Literatura37 32 Condução do Estudo de Caso37 321 Descrição da estrutura a ser estudada37 322 Características Construtivas da Edificação39 323 Seleção dos Pilares de Concreto Armado Para Base de Estudo40 324 Escolha da Malha para Coleta de Dados no Método Indireto em Pilares42 14 1 INTRODUÇÃO 11 CONTEXTUALIZAÇÃO E PROBLEMA DE PESQUISA As estruturas de concreto armado são amplamente utilizadas no mundo Pedroso 2009 destaca que anualmente são consumidas em torno de 11 bilhões de toneladas de concreto no mundo representando em aproximadamente 19 toneladas por habitante por ano resultado inferior apenas ao consumo de água Já no Brasil as centrais de concreto produzem cerca de 30 milhões de m³ anuais Dentre as vantagens do emprego das estruturas de concreto armado em edificações destacamse a tradição construtiva a disponibilidade de insumos e equipamentos que o torna economicamente como mais atrativo e sua durabilidade Porém há diversos desafios atrelados à sua aplicação desde o recebimento do concreto no canteiro até após a remoção do escoramento podendo derivar na ocorrência de nichos de concretagem fissuras aumento da porosidade e outras anormalidades construtivas que impactam na perda de desempenho da estrutura de concreto armado ao longo de sua vida útil Ademais as obras paralisadas representam um problema recorrente no Brasil resultando em desperdício de recursos aumento de custos e riscos de degradação estrutural De acordo com a Portaria SEDGGME nº 127662021 do Ministério da Economia uma obra pode ser classificada como paralisada quando permanece sem boletim de medição por período igual ou superior a noventa dias quando declarada oficialmente pelo órgão público responsável pela empresa executora ou ainda por determinação judicial ou de órgãos de controle Por conseguinte os elementos estruturais em concreto armado expostos por longos períodos às intempéries estão sujeitos a mecanismos de deterioração originados pela variação de umidade a variação de temperatura derivando no aumento da porosidade na fissuração e lixiviação bem como na carbonatação do concreto e a corrosão de armaduras Por essas razões o levantamento in loco das características físicas e mecânicas do concreto estrutural existente é fundamental para a avaliação da capacidade de suas estruturas edificadas Neste contexto o desenvolvimento de métodos de ensaio não destrutivo 15 END do concreto se mostra uma alternativa que possibilita a avaliação das estruturas in loco sem comprometer sua integridade física e segurança Dentre esses métodos a determinação da velocidade do pulso ultrassônico VPU evoluiu para qualificar a homogeneidade e identificar a presença de defeitos internos em materiais como o concreto estrutural Baseandose na medição da velocidade de propagação de ondas mecânicas percorrendo o interior do concreto em um elemento estrutural os resultados obtidos refletem a natureza física do caminho utilizado A medição da VPU se consolidou como uma ferramenta valiosa para o diagnóstico de estruturas de concreto armado sendo adotada em edificações atuais ou históricas obras de infraestrutura e elementos de concreto prémoldado Com o passar dos anos aprimorouse a instrumentação e diversificaramse os arranjos de posicionamento dos transdutores de ondas ultrassônicas dando origem a três configurações principais direta semidireta e indireta O arranjo direto no qual os transdutores emissor e receptor são posicionados em faces opostas do elemento de concreto ensaiado é reconhecido por oferecer resultados de menor variabilidade e mais precisos Em vista disso o método direto é bem conhecido na literatura e padronizado em normas técnicas Contudo sua aplicação pode ser muitas vezes inviabilizada em estruturas em uso como as revestidas as enterradas ou aquelas com acesso restrito às faces opostas Nesses casos o arranjo indireto doravante denominado método indireto que utiliza ambos os transdutores posicionados na mesma face do elemento estrutural surge como uma solução prática Além disso a transmissão indireta possibilita investigar as propriedades superficiais do concreto no elemento estrutural Apesar de sua conveniência o método indireto produz resultados diferentes e dispersos em relação aos obtidos no método direto diminuindo sua confiabilidade A norma britânica BS 1881 parte 203 BSI 1986 menciona que a VPU em medição indireta é cerca de 20 inferior do que em medições diretas no concreto Ademais os resultados na transmissão indireta apresentam maior variabilidade como demonstrado por diferentes pesquisadores Yaman et al 2001 Turgut Kucuk 2006 Biondi Valente Zuccarino 2014 Por sua vez não há estudos sistemáticos tratando da correlação dos resultados obtidos entre os dois métodos Portanto a transmissão indireta apresenta desafios quanto à montagem do ensaio a coleta e a interpretação dos resultados principalmente pela menor 16 sensibilidade na detecção de defeitos internos e pela influência significativa das condições superficiais do concreto No entanto no cenário brasileiro um problema comum diz respeito às obras públicas que estão paralisadas expostas por longos períodos às condições climáticas sem nenhuma medida preventiva para paralisar a obra Essa situação pode afetar as características do concreto armado levando a uma possível perda de desempenho estrutural em relação ao que foi projetado Portanto investigar a real condição dessas estruturas para que se obtenham informações consistentes sobre a situação das estruturas paralisadas visando embasar decisões sobre a retomada da obra ou a implementação de medidas corretivas Nesse sentido o ensaio de ultrassonografia pelo método indireto surge como uma alternativa mesmo em casos de acesso restrito Nessa direção Cruz 2025 propôs inicialmente procedimentos para aplicação da ultrassonografia em estruturas paralisadas destacando sua relevância como método de diagnóstico não destrutivo A partir dessa contribuição o presente estudo busca avançar ao direcionar a análise especificamente para pilares de concreto armado em obras não finalizadas investigando a aplicabilidade e as limitações do método indireto da VPU nesse contexto Dessa forma o problema de pesquisa pode ser enunciado como Em que medida o método indireto da VPU pode ser considerado aplicável e confiável para a avaliação da integridade de pilares de concreto armado em estruturas paralisadas 12 JUSTIFICATIVA E IMPORTÂNCIA A utilização do método indireto na determinação da VPU em estruturas de concreto com obras paralisadas tem se mostrado promissor sobretudo em inspeções rotineiras monitoramentos preventivos e avaliações em campo onde a simplicidade de execução é um fator decisivo Além disso conforme destacado na ABNT NBR 8802 ABNT 2019 e na ACI 2282R ACI 2013 esse método é útil para verificar a homogeneidade do concreto e acompanhar a evolução de processos de deterioração A avaliação das condições das estruturas paralisadas tornase atrativa sendo possível o uso de ensaios não destrutivos END que permitem diagnosticar a 17 integridade do concreto sem a necessidade de extração de testemunhos Entre eles a velocidade do pulso ultrassônico pelo método indireto VPU conteúdo de estudo deste trabalho Diante disso este estudo se justifica pela necessidade de definir e validar procedimentos da ultrassonografia pelo método indireto em estruturas paralisadas especialmente em pilares de concreto armado 13 OBJETIVOS 131 Objetivo geral O presente trabalho tem como objetivo analisar a aplicabilidade e as limitações do método indireto na medição da velocidade do pulso ultrassônico VPU para a avaliação da integridade de pilares de concreto em estruturas paralisadas 132 Objetivos específicos Sendo assim o presente trabalho buscará a O nível de deterioração do concreto nos pilares da obra escolhida para o estudo de caso b Descrever o comportamento da VPU obtida na aplicação indireta em um pilar c Comparar a integridade de pilares distintos com ênfase na variação das condições ambientais em diferentes regiões da obra permitindo a comparação da evolução da deterioração em função da exposição ao ambiente d Estimar a resistência do concreto com ênfase na comparação com curvas de correlação de resistência e Avaliar a eficácia da ultrassonografia como método não destrutivo para identificar degradações no concreto f Avaliar e comparar a degradação no período de 2024 à 2025 14 PRESSUPOSTOS ADOTADOS Na utilização do método indireto de ultrassonografia buscando minimizar 18 os fatores que podem influenciar a VPU admitese que é possível realizar a avaliação da integridade do concreto A interpretação dos resultados ocorre por meio da comparação entre os valores obtidos em um mesmo elemento e aqueles medidos em outros pontos da estrutura permitindo identificar variações que indicam possíveis processos de deterioração na camada superficial do concreto O principal mecanismo de degradação em pilares de concreto é a carbonatação especialmente em regiões mais expostas como a classe de agressividade ambiental II CAAII Nesse contexto a leitura da VPU na face maior do pilar do concreto é alterada pela carbonatação que pode ser avaliada pela transmissão indireta 15 DELIMITAÇÕES DA PESQUISA A delimitação desta pesquisa se encontra na análise da estrutura de concreto armado da Clínica Odontológica Universitária COU localizada no campus da Universidade Estadual de Londrina UEL Essa edificação se encontra em estado de deterioração moderada uma vez que a obra não foi concluída assim exposta a agressividade ambienta classificada de Classe de Agressividade Ambiental II CAA II A estrutura da edificação analisada corresponde a dois dos três blocos que compõem a clínica nomeados como Bloco A e Bloco B cuja idade estimada é de aproximadamente 15 anos Dessa forma a pesquisa concentrase exclusivamente na análise comparativa dos resultados obtidos nesses dois blocos abrangendo apenas pilares destes setores da edificação não considerando os demais elementos estruturais como vigas e lajes Essa delimitação busca garantir maior aprofundamento na interpretação dos efeitos da idade do ambiente e das características construtivas sobre o desempenho do concreto em pilares submetidos ao método indireto de ultrassonografia 16 ESTRUTURA DO TRABALHO A estrutura deste trabalho foi pensada para que o leitor possa se situar gradualmente nos conceitos teóricos até chegar à metodologia esclarecendo como 19 o método indireto para a determinação da VPU é aplicável em pilares de concreto armado de obras interrompidas Com isso o primeiro capítulo introdutório traz a contextualização do problema a justificativa os objetivos e as questões de pesquisa O segundo capítulo oferece uma revisão da literatura que inclui as normas relevantes os conceitos fundamentais das estruturas de concreto armado os principais mecanismos de deterioração e um exame dos ensaios não destrutivos com ênfase na medição da velocidade do pulso ultrassônico VPU pelo método indireto e os fatores influenciantes nos resultados obtidos Em seguida no terceiro capítulo são apresentadas a metodologia utilizada No quarto capítulo são apresentados os resultados alcançados em campo juntamente com a análise e a discussão correspondentes Por último o quinto capítulo apresentará a conclusão da pesquisa a qual exporá os principais resultados obtidos e as contribuições esperadas decorrentes deste estudo 20 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA A determinação da VPU é um método de ensaio utilizado para a caracterização do concreto e que permite a avaliação das condições dos elementos de estruturas de concreto armado fundamentandose no princípio de que a velocidade de propagação da onda depende das propriedades elásticas e da microestrutura do material BUNGEY 1989 Em face disso os resultados obtidos in loco podem ser influenciados por diversos fatores relacionados com a montagem e a operação dos transdutores nas faces dos elementos de concreto bem como o preparo da superfície de contato a presença de armaduras a composição do concreto e as condições geométricas físicas químicas e mecânicas do concreto do elemento sob investigação Nessa direção este capítulo busca levantar o conhecimento contido na literatura sobre a aplicação deste método a fim de oferecer o suporte teórico necessário para se atingir o objetivo declarado no trabalho 21 NORMAS TÉCNICAS REGENTES A evolução da tecnologia ultrassônica com aplicação para avaliar estruturas em concreto de maneira não destrutiva END se desenvolveu junto a área de eletrônica e posteriormente dos computadores Stein 2017 O uso do ensaio não destrutivo VPU para aplicação de avaliar a possibilidade de um método para detecção de falhas se tem conhecimento em 1930 a 1940 com Michael Faraday com a demonstração de indução eletromagnética A partir desta ideia inicial pesquisadores investigaram a aplicação em estruturas de concreto de grande porte como barragens e fundações profundas Assim surgiu a ACI 2282R13 ACI 2013 Report on Nondestructive Test Methods for Evaluation of Concrete in Structures cujo objetivo é orientar as técnicas sobre os métodos e procedimentos não destrutivos mais comumente usados para avaliar o concreto em estruturas sem danificálas aplicando a velocidade do pulso ultrassônico para avaliar a homogeneidade presença de vazios ou trincas qualidade e compacidade Esse documento não possui caráter normativo mas reúne recomendações práticas e ressalta que a VPU deve preferencialmente ser associada a outros ensaios não destrutivos para aumentar a confiabilidade das 21 avaliações Em meados de 1970 a British Standards BS 1881 voltado à medição da velocidade de pulso em concreto endurecido A BS 1881 Part 203 1986 apresenta também recomendações para os arranjos direto semidireto e indireto enfatizando que os valores obtidos pelo método indireto na pesquisa variaram de 5 a 20 em relação ao método direto Já a ABNT NBR 8802 ABNT 2019 noma técnica brasileira utilizada como principal referência para guiar este trabalho regulamenta a aplicação da técnica no concreto endurecido 22 ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO O concreto armado é a composição do concreto e o aço Essa combinação viabiliza a criação de elementos estruturais capazes de satisfazer às mais diversas exigências de forma e função Mehta Monteiro 2008 Conforme a ABNT NBR 6118 ABNT 2023 o dimensionamento deve levar em consideração critérios de segurança durabilidade e desempenho levando em conta as ações permanentes variáveis e acidentais que podem influenciar ao longo da vida útil da estrutura A durabilidade de elementos em concreto armado podese relacionar com a proteção das armaduras contra a corrosão como o cobrimento o controle de fissuração e a utilização de concreto com slump adequado bem como a qualidade capaz de resistir à agressividade do ambiente de exposição Helene 2003 Em estruturas expostas às condições ambientais a ocorrência de fissuras pode potencializar os processos de degradação favorecendo a penetração de agentes agressivos como dióxido de carbono cloretos e umidade que diminuem o pH do concreto favorecendo a corrosão das armaduras Além disso falhas no processo da concretagem podem ocasionar a segregação dos agregados do concreto afetando a resistência da estrutura Esses defeitos como segregação ninhos de brita e má compactação criam zonas críticas Isso altera a propagação das ondas ultrassônicas em avaliações não destrutivas Bungey 1989 22 23 UTILIZAÇÃO DE ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS A perícia de estruturas de concreto armado exige métodos que permitam identificar falhas internas Coletar amostras nem sempre é viável assim métodos de investigação que permitam avaliar propriedades de forma indireta é interessante Nesse contexto os ensaios não destrutivos END minimizam a necessidade de interferir na integridade dos elementos estruturais Entre as opções a velocidade do pulso ultrassônico VPU permite avaliar esses defeitos Segundo as normas técnicas ABNT NBR 8802 ABNT 2019 e a BS 1881 BSI 1986 o método consiste em medir o tempo que uma onda ultrassônica leva para atravessar um trecho do elemento Essa velocidade de propagação é influenciada diretamente por fatores como densidade umidade fissuras porosidade e tipo de agregados Valores mais altos indicam em geral um material mais íntegro e homogêneo enquanto velocidades mais baixas podem sinalizar deterioração ou defeitos internos porém devese levar em consideração os fatores citados anteriormente que serão desenvolvidos no trabalho Ao comparar as medições ao longo do tempo é possível perceber se a qualidade do concreto está se mantendo ou se há uma tendência de degradação que precise ser tratada 24 DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DO PULSO ULTRASSÔNICO A determinação da velocidade do pulso ultrassônico VPU caracterizase por ser um método de ensaio não destrutivo END que permite identificar algumas características físicas e mecânicas do concreto estrutural Os primeiros relatos do surgimento do método da velocidade do pulso ultrassônico VPU foi nos Estados Unidos por volta de 1940 Bungey 1989 Mehta e Monteiro 2008 apresentam o ensaio sendo a análise da velocidade em que o pulso ultrassônico que atravessa o material concreto utilizando uma frequência de ondas longitudinais variando entre 20 kHz e 150 kHz AlAkhras e AlQadi 1998 também desenvolveram uma pesquisa da utilização da VPU com a finalidade em detectar os defeitos internos avaliação da uniformidade em concretagem e a possibilidade em monitorar a deterioração progressiva de elementos estruturais ao longo de sua vida útil O programa 23 experimental de sua pesquisa baseouse na variação da relação águacimento tipo de agregado incorporação de ar e tempo de cura na medição da velocidade da onda ultrassônica utilizandose um aparelho de ultrassonografia com transdutores de 54 kHz e 340 kHz A aplicação desse ensaio não destrutivo END baseiase na propagação de ondas mecânicas de alta frequência no interior do material permitindo identificar descontinuidades heterogeneidades e variações nas propriedades físicas e mecânicas sem danificar o elemento estrutural Esse método é relevante em inspeções de estruturas existentes em obras de reabilitação a avaliação da resistência à compressão do concreto é importante no controle tecnológico das estruturas de concreto para controle de qualidade assim assegurando a segurança da estrutura A resistência à compressão é uma propriedade adotada no dimensionamento dos elementos estruturais logo está diretamente relacionada à segurança e estabilidade estrutural Helene 2003 O ensaio com as ondas ultrassônicas para leitura do equipamento são do tipo longitudinal As ondas propagamse através do concreto com velocidade dependente de fatores como densidade módulo de elasticidade e presença de descontinuidades internas Em peças sem vazios e boa densidade a propagação é mais rápida e com menor atenuação Por outro lado materiais com fissuras vazios porosidade tendem a diminuir a VPU A equação fundamental que rege o cálculo da velocidade está apresentada a seguir V d T 1 Sendo V velocidade de leitura do pulsoms d distância dos transdutores de leituram T tempo de leitura do equipamentos O equipamento utilizado compõese de um par de transdutores emissor e receptor um cronômetro eletrônico de alta resolução e um sistema gerador de pulsos Para acoplar os transdutores na estrutura utilizase um gel acoplante entre os transdutores e a superfície do concreto para eliminar a camada de ar que 24 influenciara nos resultados A escolha correta do modo de ensaio direto semidireto ou indireto depende das condições de acesso às faces do elemento sendo o método direto o que fornece os resultados mais precisos e confiáveis Em termos de interpretação dos resultados a velocidade do pulso pode ser relacionada à qualidade do concreto com base em faixas de referência sugeridas por normas técnicas De acordo com a norma técnica britânica BS 1881 Part 203 BSI 1986 por exemplo velocidades superiores a 4500 ms geralmente indicam concreto de excelente qualidade enquanto valores inferiores a 3000 ms podem sinalizar sérios problemas estruturais ou má execução A norma técnica brasileira ABNT NBR 8802 ABNT 2019 também apresenta orientações para a realização do ensaio e para a classificação dos resultados obtidos No entanto é importante ressaltar que a velocidade do pulso por si só não é suficiente para determinar a resistência à compressão do concreto sendo necessária a utilização de correlações empíricas previamente calibradas com base em ensaios destrutivos como a moldagem e ruptura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos Além de sua função diagnóstica o ensaio por pulso ultrassônico pode ser utilizado de forma combinada com outros métodos como o esclerômetro ensaio de dureza superficial ou o radar de penetração no solo GPR potencializando sua capacidade de caracterização estrutural Essa abordagem multiparamétrica é particularmente útil na avaliação de estruturas de grande porte como barragens pontes túneis e edifícios históricos onde a intervenção direta é limitada e o levantamento detalhado de informações internas é essencial para garantir a segurança e orientar decisões de reparo ou reforço Entre as vantagens do método destacamse a rapidez de execução a possibilidade de ser realizado in loco a não necessidade de amostragem destrutiva e a viabilidade de mapeamento da uniformidade do concreto em grandes áreas Entretanto como qualquer técnica indireta o ensaio ultrassônico apresenta limitações que devem ser cuidadosamente consideradas A presença de armaduras pode refletir ou desviar as ondas interferindo nos resultados Além disso fatores como grau de umidade tipo de agregado idade do concreto e condições de cura afetam significativamente a propagação das ondas e consequentemente a interpretação dos dados Por isso recomendase que os ensaios sejam sempre 25 realizados por profissionais capacitados e com pleno conhecimento das variáveis envolvidas utilizandose protocolos padronizados e calibração apropriada para cada situação Em suma o ensaio para a medição da VPU representa uma ferramenta de grande valor para a engenharia diagnóstica e o controle de qualidade do concreto desde que utilizado com critério técnico e respaldo normativo Sua aplicação deve sempre considerar as particularidades do elemento estrutural analisado o histórico da estrutura e a finalidade específica do ensaio garantindo assim resultados confiáveis e tecnicamente interpretáveis no contexto da avaliação estrutural Na Tabela 1 é apresentada a relação entre os valores de VPU e uma classificação qualitativa do concreto de acordo com Whitehurst 1966 e Rincon et al 1998 Tabela 1 Classificação qualitativa do concreto em relação a VPU Velocidade da Onda Ultrassónica ms Qualidade do Concreto V4500 EXCELENTE 3500V4500 ÓTIMO 3000V3500 BOM 2000V3000 REGULAR V2000 RUIM Fonte Whitehurst 1966 e Rincon et al 1998 25 PROCEDIMENTOS DE ENSAIO DO MÉTODO INDIRETO DA VPU O método indireto regulamentado pela norma técnica NBR 8802 ABNT 2019 consiste no arranjo dos transdutores emissores e receptores em uma mesma face do elemento estrutural em concreto armado A propagação da onda ultrassônica ocorre através de um percurso de uma fina camada superficial do elemento diferentemente dos métodos direto e semidireto em que a onda atravessa a seção da peça Atualmente esse método é mais indicado em situações que apenas uma face está acessível como em elementos estruturais de borda já executados em estruturas paralisadas O método descrito pela norma pode ser subdividido em cinco etapas Seleção e preparação dos corpos de prova para a medição da VPU 26 Posicionamento dos transdutores Realização das leituras Registro dos resultados e interpretação E emissão do relatório do ensaio 251 Seleção e Preparação dos Corpos de Prova para Ensaio Mehta e Monteiro 2008 trazem que em regiões com fissuras irregularidades ou destacamento superficial do elemento de concreto podem mudar o percurso da propagação da onda comprometendo a leitura do feita pelo equipamento Por esse motivo os elementos de concreto a serem ensaiados devem ter superfícies planas lisas e limpas Se a regularização das superfícies de ensaio for realizada por processos mecânicos as vibrações não devem impactar a estrutura interna do material a ser testado também seguindo a ABNT NBR 8802 ABNT 2019 252 Posicionamento dos Transdutores A ligação entre os transdutores e a superfície de contato deve ser firme Para que as medições apresentem dados confiáveis é indicado a utilização de uma pasta cimentícia ou gel de silicone Além disso é imprescindível que a distância entre os transdutores seja com precisão de 1 Para realizar os ensaios o transdutor emissor permanece estacionado em um determinado ponto E enquanto o transdutor receptor é deslocado para diversas posições R1 R2 R3 Rn mantendo distâncias uniformes ao longo da mesma linha conforme ilustrado na Figura 1 As informações referentes às distâncias percorridas e aos tempos anotados devem ser organizadas em um gráfico no qual a inclinação da linha representada indica a velocidade do som que se propaga por meio do ultrassom 27 Figura 1 Posicionamento dos transdutores na transmissão indireta da VPU Fonte Extraído da ABNT NBR 8802 ABNT 2019 253 Realização das Leituras A norma brasileira ABNT NBR 8802 ABNT 2019 estabelece que sejam realizadas no mínimo três medições por posição sendo adotada a média dos valores para o cálculo da velocidade do pulso ultrassônico VPU Além disso as leituras devem abranger diferentes afastamentos entre os transdutores No arranjo indireto os valores de VPU tendem a apresentar leituras de VPU inferiores aos obtidos pelo método direto na ordem de 5 a 20 BS 1881 Parte 203 1986 Essa redução decorre da dispersão da onda ao longo da superfície do concreto e do maior número de fatores de influência das condições superficiais Yaman Ici e Yesiller 2001 trazem que para mitigar incertezas é recomendado a execução de várias leituras em diferentes distâncias iniciando com um afastamento mínimo de duas vezes o comprimento de onda λ e ampliando progressivamente Garantindo repetições adequadas e controle das condições do ensaio de modo a assegurar resultados consistentes para posterior registro e interpretação 254 Registro dos Resultados e Interpretação O procedimento de registro dos resultados deve incluir o registro das distâncias entre os transdutores e os respectivos tempos de propagação do pulso ultrassônico a partir dos quais é possível calcular a velocidade média 28 As informações referentes às distâncias percorridas e aos tempos anotados devem ser organizadas em um gráfico como representado na Figura 2 no qual a inclinação da linha representada indica a velocidade do som que se propaga por meio do ultrassom Figura 2 Exemplo de gráfico obtido pela transmissão indireta Fonte Extraído da ABNT NBR 8802 ABNT 2019 255 Emissão do relatório do ensaio Como última fase do processo do método a elaboração do relatório técnico que reúne os dados coletados e para servir como apoio para análise da estrutura A ABNT NBR 8802 ABNT 2019 traz as indicações dos dados que o relatório deve incluir com a identificação do elemento de concreto que foi ensaiado as condições sobre os quais estavam sujeitos os resultados obtidos e a velocidade do pulso ultrassônico calculado É recomendado que se inclua nos registros as condições ambientais no momento da medição como a temperatura umidade posição dos elementos e outros fatores que podem influenciar Estes fatores têm um impacto direto na transmissão da onda ultrassônica especialmente no método indireto onde a superfície do concreto é mais suscetível a mudanças térmicas e de umidade RILEM 1972 É necessário descrever as condições do concreto avaliado idade aparente fissuras visíveis manchas de corrosão carbonatação superficial irregularidades carbonatação ou infiltrações 29 É essencial que os tempos de trânsito individuais as médias utilizadas e a velocidade calculada V Lt sejam registradas de forma a permitir rastreabilidade Também é importante ressaltar mudanças abruptas entre pontos adjacentes pois podem indicar fissuras vazios ou heterogeneidades internas Portanto o relatório precisa deixar claras as limitações do método indireto 26 FATORES QUE INFLUENCIAM A DETERMINAÇÃO DA VPU Tendo em vista o objetivo declarado neste trabalho levando em conta que se propõe aplicar o método indireto na avaliação dos pilares de uma estrutura confeccionados com o mesmo tipo de concreto desconsiderouse nesta seção a investigação das influências associadas intrinsecamente ao material como o tipo e consumo de cimento Portland o tipo a dimensão máxima e a proporção do agregado graúdo o uso de aditivos dentre outros No que se refere ao produto resultante dos processos de concretagem e suas anormalidades os principais fatores que influenciam a determinação da VPU com foco no método indireto estão descritos a seguir 261 Umidade do Concreto No método indireto como as ondas de ultrassom se propaga na superfície regiões expostas à chuva infiltrações ascendentes em pilares térreos ou condensação podem apresentar resultados mais altos do que em pilares internos ou protegidos Devido a isto o teor de umidade é um dos fatores a ser levado em consideração na medição da VPU especialmente no método indireto Berriman et al 2004 demonstram que a presença de água nos poros permite que a onda ultrassônica atravesse o concreto com maior facilidade resultando em velocidades de pulso maiores em até 10 do que as observadas em concreto seco Essa característica interfere na estimativa da resistência do concreto se não for levada em consideração podendo mascarar defeitos internos Ferreira 2011 Ou seja quando os poros estão preenchidos com água a VPU tende a aumentar já que a água transmite a onda mais rapidamente do que o ar E o concretos menos saturado apresentam velocidades mais baixas devido à menor 30 continuidade no meio de propagação Adamatti 2011 destaca que no método indireto a interpretação com alto teor de umidade tornase ainda mais crítico pois a trajetória lateral das ondas amplia o percurso dentro da zona de influência da umidade superficial Irregularidades na distribuição de umidade podem causar variações pontuais na velocidade medida reduzindo a confiabilidade dos resultados se não houver compensação adequada Pedroso 2009 traz que teores elevados de umidade no concreto potencializam o avanço da carbonatação reação que eleva a dureza superficial do concreto influenciando diretamente de dureza e propagação de ondas ultrassônicas 262 Densidade e Homogeneidade A densidade e a homogeneidade interna do concreto influenciam diretamente a propagação das ondas ultrassônicas Soeiro et al 2018 explicam que concretos homogêneos e densos permitem velocidades de pulso mais altas e estáveis Já em falhas de concretagem com a segregação dos agregados e ou a presença de vazios causam descontinuidades que podem levar a alteração do percurso das ondas provocando interpretações equivocadas Com isso há necessidade de realizar medições em uma malha de pontos a fim de obter médias representativas Chies 2014 263 Temperatura do Concreto A temperatura pode influenciar as propriedades do concreto afetando as propriedades mecânicas e possivelmente a durabilidade da estrutura Isso devido ao processo de retração do concreto fissuras por secagem rápida e aceleração das reações de hidratação o que altera a estrutura interna do material Já em temperaturas baixas pode gerar o congelamento da água livre presente nos poros podendo surgir fissuras internas aumentar a rigidez aparente mas reduzindo a tenacidade e comprometendo a integridade a longo prazo Essas variações impactam diretamente parâmetros como resistência à compressão módulo de elasticidade e absorção de energia Por essas razões a propagação de ondas ultrassônicas também sofre 31 influência das variações térmicas De acordo com Mehta e Monteiro 2008 o aumento da temperatura provoca mudanças na viscosidade da pasta de cimento no módulo de elasticidade e na densidade do concreto fatores que podem reduzir a VPU Assim é recomendado que ensaios sejam realizados em condições térmicas controladas ou que se faça o registro da temperatura ambiente para aplicar correções conforme parâmetros normativos da ABNT NBR 8802 ABNT 2019 A RILEM por meio da comunicação END 1 1972 aborda que temperaturas extremas afetam diretamente a velocidade de propagação dos pulsos ultrassônicos no concreto Temperaturas acima de determinados limites tendem a reduzir essa velocidade devido à formação de microfissuras internas causadas pela dilatação térmica enquanto temperaturas muito baixas podem aumentála especialmente quando ocorre congelamento da água livre nos poros Por esse motivo recomenda se que os ensaios sejam realizados em condições térmicas controladas ou que se adotem ajustes e correções assegurando que os valores obtidos reflitam as reais características estruturais do concreto ensaiado A norma britânica BS 1881203 BSI 1986 indica que devem ser considerados os efeitos de temperatura ambiente e temperatura do concreto sobretudo quando se realiza o método indireto porque a camada superficial do concreto pode aquecer ou esfriar mais rápido que o interior criando gradientes térmicos que afetam o resultado 264 Espaçamento entre os Transdutores No método indireto para a medição da VPU o espaçamento entre os transdutores é um parâmetro de grande influência sobre a qualidade e a interpretação dos resultados A ABNT NBR 8802 ABNT 2019 e a BS 1881 BSI 1986 indicam que a distância deve ser escolhida levando em conta a geometria do elemento o tamanho máximo do agregado e as condições de acesso buscando um equilíbrio entre sensibilidade e estabilidade de leitura As pesquisas apontam que espaçamentos reduzidos aumentam a sensibilidade para pequenas descontinuidades superficiais como microfissuras e porosidade Bungey 1989 Mehta Monteiro 2008 Isso acontece porque o trajeto mais curto diminui a atenuação e mantém a energia do pulso elevada No entanto 32 Reginato Lorenzi e Silva Filho 2018 observaram que distâncias muito pequenas podem intensificar a influência de variações locais e ruídos de leitura reduzindo a confiabilidade em análises comparativas Por outro lado distâncias maiores ampliam a área avaliada e permitem detectar defeitos distribuídos ao longo de um trecho maior mas também aumentam a atenuação e a dispersão da onda dificultando a identificação de microdefeitos Chies 2014 destaca que acima de determinados valores o sinal pode perder definição especialmente em concretos de maior idade ou com maior heterogeneidade interna No método indireto há ainda a relação direta entre espaçamento e profundidade efetiva da avaliação Distâncias maiores tendem a explorar um volume superficial mais amplo mas reduzem a resolução para detalhes pequenos Esse comportamento foi confirmado por estudos experimentais de Bungey 1989 que demonstraram a variação da sensibilidade em função da distância Em aplicações práticas recomendase adotar espaçamentos que proporcionem um bom compromisso entre abrangência e precisão além de manter uniformidade nos valores utilizados dentro de uma mesma campanha de ensaios Teoricamente a VPU não depende do tamanho do caminho percorrido pela onda ultrassônica Todavia a prática constatouse que o percurso curto da onda ultrassônica gera VPU pouco representativa Em vista disso a ND1 RILEM 1972 recomenda as seguintes distâncias mínimas entre os transdutores 100 mm para o concreto com agregado de dimensão máxima de 30 mm 150 mm para o concreto com agregado graúdo de dimensão máxima de 45 mm Para trabalhos acadêmicos e relatórios técnicos a apresentação de gráficos que relacionem espaçamento versus velocidade e espaçamento versus amplitude do sinal auxilia na interpretação Também é útil incluir imagens esquemáticas mostrando a posição dos transdutores no método indireto e como o espaçamento afeta o trajeto da onda 265 Dispersão das Ondas Ultrassônicas Segundo Chies 2014 o método indireto por sua geometria de aplicação intensifica a dispersão das ondas mecânicas no interior do concreto 33 Essa dispersão faz com que parte da energia se dissipe ou seja refletida resultando em leituras ligeiramente menores da velocidade do pulso em comparação ao método direto Por isso é prática recomendada realizar múltiplas leituras cruzar dados com outras técnicas e considerar fatores de correção conforme apontado por Adamatti 2011 No método indireto tende a registrar velocidades ligeiramente menores devido a dispersão da onda 266 Presença de Defeitos ou Fissuras A principal aplicação do VPU é justamente detectar as descontinuidades como a ocorrência de fissuras e vazios que atuam como barreiras parciais ou totais para as ondas ultrassônicas Evangelista 2002 mostra que as alterações na trajetória de propagação podem indicar as regiões com perda de coesão interna ou falhas de execução Esses dados são essenciais para decidir sobre reparos estruturais ou reforços localizados 267 Presença de Armaduras Na medição da VPU especialmente no método indireto a presença de armaduras próximas à superfície pode alterar significativamente os resultados Isso acontece porque a VPU no aço é muito maior que no concreto Quando a onda encontra uma barra parte da energia é transmitida pelo metal encurtando o tempo de percurso e consequentemente aumentando o valor calculado da velocidade Esse efeito pode induzir interpretações equivocadas fazendo parecer que o concreto é mais denso ou homogêneo do que realmente é A ABNT NBR 8802 ABNT 2019 e a BS 1881 BSI 1986 alertam que sempre que possível devese evitar posicionar os transdutores em um trajeto que cruze diretamente uma armadura Para isso recomendase o uso prévio de um pacômetro de modo a mapear a posição e a profundidade das barras No método indireto esse cuidado precisa ser ainda maior Como os transdutores ficam na mesma face da estrutura a onda tende a percorrer trajetórias 34 superficiais onde normalmente existe maior concentração de aço devido ao cobrimento reduzido Isso aumenta a chance de o pulso passar pela armadura e distorcer o resultado Além disso quando há várias barras próximas a onda pode sofrer reflexões múltiplas gerando sinais secundários que dificultam a leitura precisa Estudos de Reginato Lorenzi e Silva Filho 2018 mostram que em elementos fortemente armados a influência do aço pode ser percebida mesmo quando ele não está exatamente no caminho direto da onda devido à difusão de energia no entorno da barra Mehta e Monteiro 2008 e Bungey 1989 reforçam que nessas situações é essencial interpretar os dados em conjunto com inspeção visual e se necessário ensaios complementares Outro ponto é que em casos em que não seja possível evitar a interferência das armaduras devese registrar essa condição e considerar que os valores de velocidade obtidos representam a interação açoconcreto e não apenas o concreto Isso é particularmente importante para comparações futuras já que qualquer mudança no posicionamento dos transdutores ou na área medida pode alterar o padrão das leituras 268 Comprimento e Frequência da Onda Ultrassônica Adamatti 2011 e Ferreira 2011 estudaram a frequência f da onda ultrassônica escolhida para o ensaio influência na capacidade de detectar descontinuidades de diferentes tamanhos As frequências mais altas são mais sensíveis porém sofrem maior atenuação enquanto as frequências mais baixas garantem maior penetração no concreto mas podem deixar de registrar microfissuras Os transdutores que operam em frequências mais altas geram ondas de menor comprimento o que ajuda a identificar pequenas fissuras e porosidades mas essas ondas se perdem mais rápido ao passar pelo concreto limitando a profundidade da análise Mehta Monteiro 2008 Medeiros Junior Helene 2008 Já os transdutores de baixa frequência produzem ondas mais longas que conseguem penetrar mais profundamente com menos perda de energia Por outro lado eles não são tão eficazes para detectar defeitos pequenos como as fissuras 35 Por ser um material heterogêneo a velocidade da onda varia no interior do concreto ao longo do trajeto por causa da interação entre a matriz e os agregados além de possíveis microfissuras e vazios Para isso a norma britânica BS 1881 BSI 1986 recomenda usar os transdutores com frequência entre 20 kHz e 150 kHz podendo chegar a 10 kHz para trajetos muito longos Em elementos pequenos ou em análise em trajetos curtos é indicado utilizar os transdutores de alta frequência que sofrem menos interferências Em estruturas maiores ou leituras em longos percursos as frequências baixas são mais adequadas pois a onda sofre menos atenuação No caso do método indireto a onda percorre principalmente na superfície onde a densidade pode variar bastante e fenômenos como a carbonatação interferem no comportamento do pulso 269 Condições da superfície do concreto No método indireto para a medição da VPU a condição da superfície do é um parâmetro que deve ser levado como ponto de atenção pois os influenciam diretamente dos resultados da VPU De acordo com Lorenzi 2009 é importante evitar superfícies irregulares ou não planas deve ser mantida lisa e limpa para garantir o acoplamento adequado dos transdutores A norma técnica brasileira ABNT NBR 8802 ABNT 2019 destaca procedimentos para situações em que seja necessário regularizar a superfície recomendando o uso de processos mecânicos tomando o cuidado para que este não afete a estrutura interna do concreto ou de materiais como pasta de cimento gesso ou resina epóxi sempre em camadas de espessura mínima 2610 Carbonatação do Concreto Mehta e Monteiro 2008 citam que a carbonatação altera a densidade e aumenta a dureza da superfície do concreto devido ocupação dos espaços vazios do concreto Com isso pode resultar em velocidades de pulso levemente mais altas como demostram os estudos de Costa 2004 O principal mecanismo de deterioração do concreto em pilares é a 36 carbonatação principalmente quando a estrutura estiver implantada numa localidade com classe de agressividade ambiental CAAII Neste caso a leitura da VPU na face maior do pilar do concreto é alterada pela carbonatação o que permite ser avaliada pela transmissão indireta Dessa maneira algumas pesquisas mostram que em concretos de baixa resistência mecânica a profundidade de carbonatação pode atingir até 20 mm ao longo do processo Em ensaios realizados por Costa 2004 a VPU de concretos carbonatados apresentou aumento médio de 5 a 10 na camada superficial cujo no método indireto é a camada que mais interfere na leitura do pulso Além disso é importante destacar que a carbonatação embora aumente a dureza superficial decorre em efeitos prejudiciais à durabilidade da estrutura pois reduz o pH do concreto tornando a armadura vulnerável à corrosão Assim uma camada superficial densificada não garante necessariamente boas condições do núcleo ou proteção efetiva da armadura Conforme discutido por Cruz 2024 p 16 na aplicação do método indireto a deterioração da camada superficial do concreto pode ser avaliada mediante a medição da VPU em um elemento em comparação com os resultados medidos nos demais elementos que compõem a mesma estrutura Esse procedimento é particularmente relevante em pilares onde a carbonatação ocorre com maior intensidade nas faces expostas principalmente na zona classificada como CAAII próxima à armadura Assim ensaios complementares como a esclerometria e a medição da profundidade de carbonatação com a solução de fenolftaleína podem contribuir para verificar a extensão da camada carbonatada e calibrar as leituras da VPU 37 3 MÉTODOS DE PESQUISA A presente pesquisa do trabalho desenvolvido possui natureza empírica pois busca avaliar a utilização da ultrassonografia pelo método indireto em elementos de concreto armado considerando sua possível utilização em diagnósticos estruturais em obras paralisadas Em relação aos objetivos a pesquisa podese ser classificada como exploratória pois busca levantar fatores que influenciam na propagação da onda ultrassônica no método indireto A pesquisa foi composta por duas etapas principais a a revisão narrativa da literatura b e a condução de um único estudo de caso 31 REVISÃO DA LITERATURA A revisão da literatura foi realizada por meio de levantamento em livros revistas cientificas artigos e normas brasileiras e estrangeiras que abordam o tema O foco recaiu na pesquisa das limitações dos ensaios com os principais fatores que influenciam na leitura da VPU em pilares de concreto armado utilizandose o método indireto A revisão permitiu levantar os procedimentos de ensaio estabelecido por norma técnica e os cuidados que deverão ser atentados nos ensaios em campo Os resultados obtidos nesta etapa estão apresentados no segundo capítulo servindo como base de conhecimento para realizar os procedimentos de ensaio e em seguida interpretálos 32 CONDUÇÃO DO ESTUDO DE CASO 321 Descrição da estrutura a ser estudada Levando em consideração as delimitações levantadas da literatura e abordadas ao longo do presente trabalho a estrutura a ser analisada Clínica Odontológica Universitária COU localizada no campus da Universidade Estadual de Londrina UEL Locada na Rodovia Celso Garcia Cid PR445 Km 380 CEP 38 86057970 Londrina PR como registrado na Figura 3 Figura 3 Fachada principal do Bloco C concluído da Clínica Odontológica Universitária da Universidade Estadual de Londrina Fonte COUUEL acesso em 18082025 O complexo da clínica surgiu em 1963 com a criação da Fundação Universitária Estadual de Londrina FUEL em 1971 sendo integrado ao Centro de Ciências da Saúde CCS sendo a Clínica odontológica uma subunidade desse Centro Abrigando tanto a graduação e pósgraduação do curso de odontologia UEL Nela encontramse designados os múltiplos espaços de caráter hospitalar educacional área de espera sanitários secretarias sala de arquivos almoxarifados deposito de materiais salas de aula salas de treinamento bibliotecas salas de informática laboratórios de produção raio X periapical tomografia ambulatório multidisciplinar laboratório acadêmico lavagem de materiais câmera escura salas de cirurgia salas de esterilização salas de residência quarto de plantonistas salas destinadas a funcionários e salas de manutenção O edifício é dividido em três blocos A B e C interligados pela caixa de escadas como representado na Figura 4 39 Figura 4 Planta do pavimento térreo do COUUEL sem escala Fonte Extraído do projeto executivo de arquitetura do COUUEL prancha 0318 de 14102009 Porém atualmente apenas o bloco C está totalmente finalizado enquanto os blocos A e B apenas a estrutura de concreto armado está executada mas em estado de deterioração por presença de manifestações patológicas 322 Características Construtivas da Edificação O sistema construtivo da edificação é caracterizado por estrutura de concreto armado moldada in loco e o fechamento em alvenaria de vedação em bloco cerâmico O piso de granilite os revestimento das alvenarias em argamassa mista e pintura acrílica banheiros e laboratórios com placas cerâmicas Esquadrias metálicas em alumínio Forros em placas de gesso acartonado e cobertura com estrutura e telhas metálica A edificação encerra aproximadamente 1147802 m² de área construída A execução das estruturas ocorreu simultaneamente nos anos de 2010 e 2011 No entanto apenas o Bloco C foi finalizado com aproximadamente 438600m² em 2018 A edificação foi selecionada em virtude de já ter sido estudada anteriormente no trabalho de conclusão de curso de engenharia civil de Cruz 2025 Assim 40 buscando aprofundar no método indireto e avaliar a utilização em diagnósticos de estruturas de concreto em obras paralisadas Ademais a edificação selecionada possui fácil acesso e disponibilidade para o estudo Como já descrito os blocos de ênfase do estudo serão o Bloco B que possui três pavimentos térreo intermediário e superior e o Bloco A com dois pavimentos térreo e superior Ambos com pavimentos com pé direito de aproximadamente 360m como mostrado na Figura 5 Figura 5 Corte longitudinal do COUUEL sem escala Fonte Extraído do projeto executivo de arquitetura do COUUEL prancha 1318 de 14102009 323 Seleção dos Pilares de Concreto Armado Para Base de Estudo Com intenção de estabelecer uma amostra para contemplar as diferentes situações de exposição à agressividade ambiental umidade e carregamento dos elementos estruturais em análise definiuse um grupo de pilares representativos de um conjunto possível de características semelhantes e que pudesse ser estudado dentro das condições de tempo e recursos disponíveis As dimensões dos pilares selecionados seguem padrões de seção transversal de 25x50 cm e 25x40 cm com altura de 305 m até a face inferior das vigas Temse conhecimento de que a concretagem desses elementos foi executada integralmente em um único lance com o auxílio de vibrador de imersão para o adensamento Foi constatado que o concreto utilizado era composto por brita tipo nº 1 de basalto como agregado graúdo e areia grossa quartzosa como agregado miúdo A idade aproximada dos pilares é de 15 anos condição que influencia estado de degradação da estrutura consequentemente na resposta obtida nos ensaios da VPU 41 Assim tomando como base o trabalho de conclusão de Cruz 2025 foram adotados os pilares já selecionados anteriormente pelo autor enumerados como PB120 e PB129 no projeto estrutural ambos de seção retangular de 25x50 cm localizados no segundo pavimento do Bloco B Além disso foi proposto ensaiar o pilar PB120 também localizado no primeiro pavimento e acrescentando dois novos pilares à amostra O PA1 pilar de borda localizado no primeiro e segundo pavimento de seção retangular de 25x40 cm e o PA14 de seção transversal 25x50 cm situado em posição mais centralizada na estrutura do Bloco A como apresentados nas Figuras 6 e 7 Figura 6 Parte da planta do 1º pavimento do Bloco B sem escala com indicação dos pilares PB120 e PB129 Fonte Extraído do projeto estrutural do COUUEL prancha 03B de setembro2009 42 Figura 7 Parte da planta do 1º pavimento do Bloco A sem escala com indicação dos pilares PA1 e PA14 Fonte Extraído do projeto estrutural do COUUEL prancha 02A de agosto2009 324 Escolha da Malha para Coleta de Dados no Método Indireto em Pilares Levando em consideração as faces de maior dimensão dos pilares Cruz 2025 estabeleceu as seguintes definições para elaboração das malhas a O posicionamento da armadura transversal verificado no detalhamento da armadura contido no projeto estrutural e com o auxílio de um pacômetro in loco b A distância de 50 cm em relação às bordas dos pilares c A distância mínima 65 cm entre os transdutores 43 d A distância máxima 600 cm entre os transdutores principalmente para a medição indireta Dessa forma a presente pesquisa adotou a mesma malha desenvolvida por Cruz 2025 para os pilares de seção 25x50 cm Quanto ao pilar de seção 25x40 cm foi definido uma nova malha de pontos elaborada com base nas orientações do autor mostrados nas Figuras 8 e 9 Figura 8 Malha inicial para medição indireta na face maior dos pilares 25x50 cm ensaiados sem escala com cotas em centímetros Fonte Extraído de Cruz 2025 44 Figura 9 Malha inicial para medição indireta na face maior dos pilares 25x40 cm ensaiados sem escala com cotas em centímetros Fonte Própria autoria Para coletar os dados da VPU adquiridos em campo foram criadas duas tabelas com colunas representando os eixos verticais denominados de A até E e linhas subdividindo os pontos em trechos enumerados de I até IV como mostram as Figuras 10 e 11 45 Figura 10 Planilha para coleta em campo dos dados obtidos na medição indireta na face maior dos pilares 25x50 cm A B C D E 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 TRECHO II TRECHO III TRECHO IV Espaçamento cm Eixo vertical TRECHO I Fonte Própria autoria Figura 11 Planilha para coleta em campo dos dados obtidos na medição indireta na face maior dos pilares 25x40 cm A B C D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 TRECHO II TRECHO III TRECHO IV Espaçamento cm Eixo vertical TRECHO I Fonte Própria autoria 46 REFERÊNCIAS BRITISH STANDARDS INSTITUTE BSI BS 1881203 Testing concrete Part 203 Recommendations for measurement of velocity of ultrasonic pulses in concrete London 1986 16 p BIONDI S VALENTE C ZUCCARINO L Concrete strength evaluation through indirect UPV In 5th International Conference on Concrete Repair Anais Queens University Belfast Northern Ireland 2014 p 771778 TURGUT P KUCUK O F Comparative relationships of direct indirect and semi direct ultrasonic pulse velocity measurements in concrete Russian Journal of Nondestructive Testing Pleiades Publishing 2006 v 42 n 1 p 745 751 YAMAN I O INCI G YESILLER N AKTAN H M 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Rio de Janeiro Rio de Janeiro 2002 FERREIRA A C Influência da umidade na velocidade do pulso ultrassônico em concretos estruturais Dissertação Mestrado em Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2011 HELENE P R L Contribuição ao estudo da corrosão em armaduras de concreto armado Tese LivreDocência Escola Politécnica da Universidade de São Paulo São Paulo 2003 LORENZI A Ensaios não destrutivos aplicados ao concreto procedimentos e limitações Dissertação Mestrado em Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre 2009 MEHTA P K MONTEIRO P J M Concreto microestrutura propriedades e materiais 3 ed São Paulo IBRACON 2008 MEDEIROS JUNIOR R A HELENE P R L Aplicação do ultrassom em estruturas de concreto armado Revista IBRACON de Estruturas e Materiais v 1 n 1 p 4762 2008 PEDROSO M M Durabilidade do concreto causas e prevenção da deterioração São Paulo PINI 2009 PORTARIA SEDGGME nº 12766 de 28 de dezembro de 2021 Estabelece critérios para 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