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Investigação de trincas e micro trincas em dormentes de concretos da Estrada de Ferro Trombetas, por meio das análises de carbonatação e variação da resistência característica do concreto à compressão Julho/2019 ISSN 2179-5568 Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Ano 10, Edição nº 17 Vol. 01 Julho/2019 Investigação de trincas e micro trincas em dormentes de concretos da Estrada de Ferro Trombetas, por meio das análises de carbonatação e variação da resistência característica do concreto à compressão Paulo Ricardo Maretti Mira [email protected] e [email protected] MBA Gerenciamento de Obras Qualidade e Desempenho da Construção Instituto de Pós-Graduação - IPOG Santarém, PA, 01 de Agosto de 2018 Resumo Este trabalho acadêmico tem por objetivo analisar a presença de carbonatação em concreto de 20 corpos de prova extraídos de 02 fabricantes de dormentes de concreto protendido com idades de 16, 24 e 30 anos, aplicados na Estrada de Ferro Trombetas e realizar o teste de resistência característica do concreto à compressão fck, de cada corpo de prova para verificar se o resultado obtido está igual ou superior a 45 Mpa, conforme norma NBR 7680-1. Foram realizadas análises visuais para identificar carbonatação do concreto dos corpos de provas e análise estatísticas por meio do uso do ANOVA para verificar o comportamento dos resultados do teste de resistência característica do concreto à compressão fck dos corpos de provas, analisando se existe correlação entre o resultado encontrado, com a idade dos corpos de prova, tipos de fabricantes, bolhas nos corpos de prova, irregularidade da base dos corpos de prova e variação do fator K1. Constata-se após análise que as micros trincas e trincas existente nas amostras dos 20 dormentes de concreto protendidos em que se foi extraídos os corpos de provas não têm ligação com carbonatação do concreto. Entende-se que a resistência característica do concreto à compressão fck dos corpos de provas não existe nenhuma correlação direta com as variáveis pré-determinadas no estudo. Palavras-chave: Dormente de concreto protendido. Carbonatação. Resistência à compressão do concreto. Análise estatística. Micro trincas. 1. Introdução Ao longo dos seus 39 anos de existência, a Estrada de Ferro Trombetas (EFT), ferrovia localizada no Oeste do Pará do Brasil, pertencente à Mineração Rio do Norte SA, escoa minério extraído e beneficiado na Mina para o Porto através de uma ferrovia composta por 36 km, sendo destes 27 km de linha singela. Para os próximos anos estão previstos o escoamento de 15 milhões de toneladas útil transportada por ano na ferrovia (MTUT). Quando analisado o volume de carga bruta transportada, o volume projetado é de 25 milhões de tonelada brutas transportada por ano (MTBT). Diariamente são trafegados pela ferrovia 14 pares de trens, correspondendo 50.000 ton./dia. Atualmente, a linha singela da EFT é composta por aproximadamente 45.000 dormentes de concreto

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Investigação de trincas e micro trincas em dormentes de concretos da Estrada de Ferro Trombetas, por

meio das análises de carbonatação e variação da resistência característica do concreto à compressão

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ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Ano 10, Edição nº 17 Vol. 01 Julho/2019

Investigação de trincas e micro trincas em dormentes de concretos da

Estrada de Ferro Trombetas, por meio das análises de carbonatação e

variação da resistência característica do concreto à compressão

Paulo Ricardo Maretti Mira – [email protected] e [email protected]

MBA Gerenciamento de Obras Qualidade e Desempenho da Construção

Instituto de Pós-Graduação - IPOG

Santarém, PA, 01 de Agosto de 2018

Resumo

Este trabalho acadêmico tem por objetivo analisar a presença de carbonatação em concreto de 20

corpos de prova extraídos de 02 fabricantes de dormentes de concreto protendido com idades de 16, 24

e 30 anos, aplicados na Estrada de Ferro Trombetas e realizar o teste de resistência característica do

concreto à compressão – fck, de cada corpo de prova para verificar se o resultado obtido está igual ou

superior a 45 Mpa, conforme norma NBR 7680-1. Foram realizadas análises visuais para identificar

carbonatação do concreto dos corpos de provas e análise estatísticas por meio do uso do ANOVA para

verificar o comportamento dos resultados do teste de resistência característica do concreto à

compressão – fck dos corpos de provas, analisando se existe correlação entre o resultado encontrado,

com a idade dos corpos de prova, tipos de fabricantes, bolhas nos corpos de prova, irregularidade da

base dos corpos de prova e variação do fator K1. Constata-se após análise que as micros trincas e

trincas existente nas amostras dos 20 dormentes de concreto protendidos em que se foi extraídos os

corpos de provas não têm ligação com carbonatação do concreto. Entende-se que a resistência

característica do concreto à compressão – fck dos corpos de provas não existe nenhuma correlação

direta com as variáveis pré-determinadas no estudo.

Palavras-chave: Dormente de concreto protendido. Carbonatação. Resistência à compressão do

concreto. Análise estatística. Micro trincas.

1. Introdução

Ao longo dos seus 39 anos de existência, a Estrada de Ferro Trombetas (EFT), ferrovia localizada no

Oeste do Pará do Brasil, pertencente à Mineração Rio do Norte SA, escoa minério extraído e

beneficiado na Mina para o Porto através de uma ferrovia composta por 36 km, sendo destes 27 km de

linha singela.

Para os próximos anos estão previstos o escoamento de 15 milhões de toneladas útil transportada por

ano na ferrovia (MTUT). Quando analisado o volume de carga bruta transportada, o volume projetado

é de 25 milhões de tonelada brutas transportada por ano (MTBT). Diariamente são trafegados pela

ferrovia 14 pares de trens, correspondendo 50.000 ton./dia.

Atualmente, a linha singela da EFT é composta por aproximadamente 45.000 dormentes de concreto

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protendido de bitola métrica e possui 675 MTBT acumulados (Figura 1).

De acordo com Magalhães (2012), os dormentes são elementos que se situam na direção transversal ao

eixo principal da via, posicionado entre os trilhos e o lastro.

Os dormentes são elementos que são aplicados sobre o lastro, com a finalidade de suportar os trilhos

em sua superfície. São posicionados com certo afastamento, e, entre estas brechas, é adicionado o

lastro. O objetivo principal do dormente é absorver os esforços gerados entre contato roda e trilho e

retransmiti-los para o lastro. Geralmente são fabricados de aço, madeira ou concreto.

De acordo com a NBR 11709 (2010), os projetos estruturais dos dormentes de concreto consistem

basicamente no dimensionamento à flexão de suas seções transversais principais devido ao tipo de

carregamento e apoio elástico distribuído sobre o lastro, os demais esforços solicitantes resultam em

tensões pouco significativas frente aquelas geradas pelos os momentos fletores. São consideradas

como seções transversais principais as seções que passam pelo centro das mesas de apoio dos trilhos e

pelo o centro dos dormentes. São considerados como requisitos de desempenho à flexão os momentos

fletores positivos e negativos máximos que atuam nessas seções transversais principais, aos quais os

dormentes de concreto deverão resistir, com a devida margem de segurança, para desempenhar seu

papel de suporte dos trilhos numa determinada condição de solicitação e tráfego.

Nos anos de 1988 a 1990, foram substituídos todos os dormentes de madeira de lei com fixação rígida

por dormentes de concreto protendido com fixação elástica. Atualmente, possuem-se três fabricantes

de dormentes de concreto protendido aplicados na EFT.

Por meio de inspeções sensitivas realizadas ao longo da Linha Singela (26,8 km) no ano de 2015 pela a

equipe de manutenção da via permanente, identificou-se a necessidade de substituição de 2134 peças

de dormentes de concreto, sendo destas, 895 peças de dormentes de concreto com trinca no sentido

longitudinal paralela a armação metálica do dormente, representadas em 02 fabricantes de dormentes

da EFT.

Pretende-se analisar através de amostragem dos 895 dormentes se as trincas existentes são oriundas do

processo de carbonatação do concreto.

De acordo com a norma brasileira – NBR 5426, plano de amostragem e procedimentos na inspeção por

atributos, utilizando o nível S4 para definição do volume representativo para amostragem de

dormentes, determinou-se testes em 20 peças dormentes, cuja moda da idade de fabricação dos

dormentes é de 24 a 30 anos para o fabricante A e de 16 anos para fabricante B.

Será extraído um corpo de prova de cada dormente de concreto, para analisar a presença de

carbonatação no concreto e resistência característica do concreto à compressão – fck de cada corpo de

prova para verificar a resistência dos mesmos.

Caso seja identificado carbonatação dos dormentes de concreto, será realizado um prognóstico de vida

útil dos dormentes para consideração de vida útil de dormentes da EFT ainda aplicado na linha férrea.

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Figura 1 – Quantidade de dormentes inservíveis identificados por Km de linha férrea

Fonte: Mineração Rio do Norte (dados internos), 2018

2. Metodologia

Prospecção de dormentes de concreto protendidos

Através de inspeção sensitiva a pé, verificou-se a distância entre dormentes utilizando como referência

a distância aplicada nos dormentes vizinhos e avaliaram-se os dormentes inservíveis e os dormentes

que já apresentam algum tipo de desvio, mas que no momento não apresentaram necessidade de troca

imediata e podem ser monitorados para trocas futuras.

Foram classificados como dormente inservível aquele que não consegue desenvolver mais as suas

principais atividades de fixação de trilhos e de dissipação de esforços gerados através do contato roda

x trilho e distribuir para o lastro ferroviário. Para essa análise foram considerados os seguintes pontos

nos dormentes: olhais amassados, trincas no sentido longitudinal e transversal, ausência de material em

sua estrutura e estrutura metálica exposta.

Extração e análise de resistência à compressão dos corpos de provas dos dormentes de concreto

protendidos

Realizou-se a extração de testemunhos de 20 dormentes de concreto protendidos para determinação da

resistência característica do concreto à compressão – fck. O método de ensaio consistiu em retirar

amostras (testemunhos cilíndricos) do concreto da estrutura em análise.

O equipamento utilizado para tal foi uma perfuratriz elétrica rotativa, com uso de broca diamantada

com 42 mm de diâmetro interno, refrigerada à água, que corta in loco, sem impactos. Em virtude da

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dificuldade de extração devido o espaçamento das cordoalhas existentes nos dormentes e para respeitar

a relação altura e diâmetro do corpo de prova, o procedimento executado não atendeu na integra a

NBR 7680 “Extração, preparo, ensaio e análise de testemunhos de estruturas de concreto”, pois não foi

possível respeitar o diâmetro mínimo e as orientações para definição do local de extração dos

testemunhos recomendado por norma. Somente 25% dos corpos de provas extraídos respeitaram a

definição do local de extração conforme norma.

O valor de resistência para dormentes de concretos protendidos dever ser igual ou superior a 45 MPa.

Os corpos de provas foram rompidos conforme NBR 5739 “Concreto – Ensaio de Compressão de

corpos de prova cilíndricos”, teste esse realizado em parceria com o “FCK - Laboratório de Concretos

e Solos Ltda”, localizado na cidade de Santarém – PA. A correção do resultado do fck foi conforme a

NBR 7680.

Carbonatação no concreto

Após extração dos corpos de provas dos dormentes de concreto protendido, realizou-se limpeza dos

corpos de prova com água e escovão. As amostras secaram a temperatura ambiente. Em seguida as

amostras foram borrifadas com uma solução de fenolftaleína (10g de fenolftaleína em 700 cm³ de

etanol e 300 cm³ de água destilada).

Realizaram-se duas inspeções visuais nos corpos de provas, sendo a 1ª inspeção após 1 hora e a 2ª

inspeção após 24 horas da aplicação do produto. A alteração de cor da solução aplicada para a cor final

violeta indica que o concreto não sofre carbonatação. A carbonatação será caracterizada caso a solução

aplicada no concreto fique incolor.

Durante a avaliação dos corpos de prova é importante medir os pontos que ficaram incolores, pois é

possível calcular o avanço da frente de carbonatação no concreto até a armadura metálica.

Análises estatísticas

Realizamos análise estatística através da ANOVA para entendermos o comportamento dos resultados

de resistência característica do concreto à compressão – fck dos corpos de prova analisados.

Os resultados significativos devem apresentar valores F crítico maior que valores de F, e valores de P

menores que 0,01. Foi utilizado o valor de alfa igual a 0,01 em virtude da amostragem dos grupos não

serem homogêneas.

3. Resultados

Integridade dos dormentes da Estrada de Ferro Trombetas

Em um período de 04 dias no ano de 2015, foi realizada prospecção visual nos dormentes de concreto

protendidos aplicados ao longo da extensão dos 26,8 km de linha singela da Estrada de Ferro

Trombetas (EFT). Um total de 895 dormentes foi classificado como inservíveis, ou seja, já não

desempenhavam as suas funções de projeto (Figura 2).

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Estes dormentes foram removidos da linha férrea principal e parte dos dormentes reaplicados numa

linha de serviço do estaleiro de soldas aluminotérmicas da manutenção ferroviária, em virtude da baixa

velocidade admitida nesse trecho (5 km/h).

Figura 2 – Prospecção e classificação de dormentes. Por ronda a pé, avaliamos a distância entre dormentes

utilizando como referência a distância aplicada nos dormentes vizinhos e a classifica-se os dormentes como

inservível para posterior programação de manutenção preventiva baseados nos seguintes desvios: fixação de

trilhos em dormentes faltando um ou mais grampos (A); estrutura metálica exposta (B); trincas

comprometendo a fixação do trilho no dormente (C); dormente comprometendo a geometria da linha (D);

grampo aplicado no trilho sem calço (E); e trilhos aplicados sobre dormentes sem palmilha (F). Por outro

lado, os dormentes foram considerados servíveis na ausência de material comprometendo a estrutura do

dormente (G), quando as trincas na estrutura do dormente não comprometiam sua estrutura (H) ou quando

estruturas metálicas expostas não comprometiam a integridade do dormente (I).

Fonte: MIRA (2013)

As principais características observadas nos dormentes inservíveis foram trincas em fases iniciais e

evoluídas paralelo às barras da armadura metálica.

Em geral, observou-se uma quantidade maior de defeitos no início e no final da linha férrea (Tabela 1).

26% dos dormentes apresentaram algum tipo de defeito nos primeiros 5km da estrada, enquanto 60%

dos dormentes defeituosos estavam localizados nos últimos 5km da linha.

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As degradações centralizada de dormentes nesses 02 pontos indicados são devido a descarrilamento

ferroviário em anos anteriores.

Km Defeitos Km Defeitos Km Defeitos Km Defeitos

0 176 7 4 14 4 21 5

1 42 8 11 15 4 22 130

2 5 9 2 16 0 23 259

3 7 10 25 17 2 24 67

4 6 11 5 18 3 25 65

5 2 12 8 19 6 26 16

6 2 13 29 20 10

Tabela 1 – Quantidade de dormentes inservíveis identificados por Km de linha férrea

Fonte: Dados produzidos pelo o autor (2015)

Avaliação da ocorrência de carbonatação do concreto dos dormentes

Devido ao fato da EFT ser localizada na Floresta Amazônica, Oeste do Pará, onde condições

ambientais variáveis como umidade relativa, temperatura e sazonalidade pluviométrica (Tabela 2)

contribuem para danificar as estruturas de concreto, decidiu-se avaliar os níveis de carbonatação dos

dormentes de concreto protendido.

Variáveis Umidade Relativa (%) Pluviometria (mm) Temperatura (°C)

Média 82,6 199,6 27,9

Amplitude 19,15 242,94 4,10

Variância 36,15 5.988 1,17

Desvio Padrão 6,01 77,38 1,08

Coeficiente de Variação 7,28% 38,76% 3,88%

Tabela 2 – Condições ambientais da região onde a Estrada de Ferro Trombetas está localizada

Fonte: Dados produzidos pelo o autor (2018)

A amostragem utilizada para este teste consistiu de 20 peças de dormentes coletadas aleatoriamente a

partir dos 895 dormentes retirados da linha principal.

Dos dormentes selecionados, 14 amostras eram do fabricante A e 6 do fabricante B. As idades das

amostras eram de 24 e 30 anos para o fabricante A e 16 anos para fabricante B.

Em todas as amostras foi realizada a extração de um corpo de prova no ano de 2018. Padronizou-se o

ponto de extração das amostras próximo ao ponto de assentamento do trilho ferroviário, devido ser

local de maior recebimento de esforços oriundos do contato roda-trilho (Figura 3).

Após coletadas, as 20 amostras foram submetidas ao teste de carbonatação. Observou-se que nas duas

inspeções sensitivas (visual), todas as amostras reagiram com a solução de fenolftaleína aplicada,

ficando com uma cor próxima ao violeta (Figura 4).

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Este resultado indica que não houve acidificação do concreto que compõem os dormentes devido às

variações ambientais.

Figura 3 – Procedimento para coleta das amostras de dormente. Para coletar a amostragem de

cada dormente, foi utilizada uma perfuratriz elétrica rotativa (A) com broca diamantada de 42

mm de diâmetro (B). (C) Identificação de dormente insersível com trinca longitudinal paralela a

armadura metálica. (D) Local selecionado no dormente para obtenção do corpo de amostra (E e

F).

Fonte: Dados produzidos pelo o autor (2018)

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Figura 4 – Teste de carbonatação. Imagens ilustrativas coloração resultante do teste. A primeira imagem da

esquerda representa a amostra antes do teste.

Fonte: Dados produzidos pelo o autor (2018)

Análise da resistência dos corpos de amostras

Após 24 horas de realizado o teste de carbonatação, as amostras dos dormentes foram analisadas pelo

ensaio destrutivo em laboratório para verificar a resistência característica do concreto à compressão –

fck (Tabela 3, Figura 5).

Corpo de

Prova h d h/d fci,ext,inicial (A) K1 K2 K3 K4 fci,ext (B) % (B/A)

1 4,9 4,1 1,20 31,5 -0,09 0,12 0,05 -0,04 32,8 4%

2 4,9 4,2 1,17 44,3 -0,1 0,12 0,05 -0,04 45,6 3%

3 5,3 4,1 1,29 43,5 -0,07 0,12 0,05 -0,04 46,1 6%

4 5,7 4,1 1,39 27,7 -0,06 0,12 0,05 -0,04 29,6 7%

5 6,4 4,2 1,52 48,7 -0,05 0,12 0,05 -0,04 52,6 8%

6 5,7 4,1 1,39 23,6 -0,06 0,12 0,05 -0,04 25,3 7%

7 6,1 4,2 1,45 26,4 -0,05 0,12 0,05 -0,04 28,5 8%

8 5,3 4,1 1,29 38,1 -0,07 0,12 0,05 -0,04 40,4 6%

9 6,4 4,2 1,52 45,5 -0,04 0,12 0,05 -0,04 49,6 9%

10 5,6 4,2 1,33 24,5 -0,06 0,12 0,05 -0,04 26,2 7%

11 6,4 4,2 1,52 25,5 -0,04 0,12 0,05 -0,04 27,8 9%

12 5,4 4,1 1,32 38,6 -0,07 0,12 0,05 -0,04 40,9 6%

14 5,7 4,2 1,36 23,6 -0,06 0,12 0,05 -0,04 25,3 7%

18 7,4 4,2 1,76 33,6 -0,02 0,12 0,05 -0,04 37,3 11%

13 6,6 4,1 1,61 26,6 -0,04 0,12 0,05 -0,04 29,0 9%

15 7,1 4,2 1,69 35,3 -0,03 0,12 0,05 -0,04 38,8 10%

16 5,1 4,2 1,21 17 -0,08 0,12 0,05 -0,04 17,9 5%

17 6,2 4,2 1,48 27,7 -0,05 0,12 0,05 -0,04 29,9 8%

19 3,8 4,1 0,93 29,7 -0,14 0,12 0,05 -0,04 29,4 -1%

20 6,7 4,2 1,60 43 -0,04 0,12 0,05 -0,04 46,9 9%

Tabela 3 – Resultados obtidos com o teste de compressão

H: altura; D: diâmetro; FCK: resistência característica do concreto à compressão

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Fonte: FCK Laboratório de Concreto e Solos Ltda, com adaptações (2018)

Figura 5 – Teste de resistência característica do concreto à compressão. Imagens ilustrativas do teste de

compressão realizadas com as amostras de dormente.

Fonte: FCK Laboratório de Concreto e Solos Ltda (2018)

Os resultados obtidos através da análise destrutiva de resistência característica do concreto a

compressão, tiveram os seus valores corrigidos conforme NBR 7680-1: Concreto — Extração,

preparo, ensaio e análise de testemunhos de estruturas de concreto, Parte 1: Resistência à compressão

axial. De acordo com a NBR 11709: Dormentes de Concreto, a resistência característica do concreto à

compressão (FCK) para a fabricação dos dormentes não deve ser inferior a 40 MPa para dormentes bi-

blocos de concreto armado e de 45 MPa para dormentes monobloco de concreto protendido, de acordo

com as classes de resistência C40 e C45 da NBR 8953.

Em análise aos resultados, 25% dos corpos de provas resistiram à compressão superior a 45 Mpa, e

80% destes corpos foram fabricados em 1988 pelo fabricante A.

Os corpos de prova foram analisados de acordo com algumas variáveis.

Em análise quanto à idade dos dormentes (Tabelas 4 e 5), observou-se que a maioria dos dormentes

fabricados em 1988 tende a apresentar maiores valores FCK, mas nenhuma significância estatística foi

encontrada.

Ano Contagem FCK (Média + DP)

1988 11 38,9 + 10,1

1994 3 31,5 + 7,1

2002 6 32,0 + 9,9

Tabela 4 – Resultados da variação da resistência à

compressão de acordo com a idade do dormente

FCK: resistência característica do concreto; DP: Desvio Padrão

Fonte: Dados produzidos pelo o autor (2018)

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Fonte da variação SQ gl MQ F valor-P F crítico

Entre grupos 208,4 2 104,2 1,14 0,344 6,11

Dentro dos grupos 1557,9 17 91,6

Total 1766,2 19

Tabela 5 – Teste ANOVA realizado nas amostras de acordo com a idade do dormente

Fonte: Dados produzidos pelo o autor (2018)

As amostras também foram analisadas quanto ao fabricante (Tabelas 6 e 7), porém nenhuma

correlação com a resistência à compressão foi observada.

Fabricante Contagem FCK (Média + DP)

A 14 36,3 + 9,6

B 6 32,0 + 9,9 Tabela 6 – Resultados da variação da resistência à compressão

de acordo com o fabricante do dormente

FCK: resistência característica do concreto à compressão; DP: Desvio Padrão

Fonte: Dados produzidos pelo o autor (2018)

Fonte da variação SQ gl MQ F valor-P F crítico

Entre grupos 77,8 1 77,8 0,83 0,374 8,28

Dentro dos grupos 1688,4 18 93,8

Total 1766,2 19 Tabela 7 – Teste ANOVA realizado nas amostras de acordo com o fabricante do dormente

Fonte: Dados produzidos pelo o autor (2018)

Um dos defeitos observados antes da análise destrutiva foi a presença de bolhas no concreto dos

corpos de prova. A maioria das amostras (85%) apresentavam bolhas. Destas, 24% apresentavam

grande quantidade de bolhas (nível alto), 35% apresentavam níveis moderados e 41% apresentavam

níveis baixos (Tabela 8).

Embora os corpos de prova com ausência de bolhas apresentaram os valores mais baixos de FCK,

nenhuma significância foi detectada entre a presença de bolhas e a resistência do concreto (Tabela 9).

Presença de Bolhas Contagem FCK (Média + DP)

Ausente 3 31,0 + 14,0

Nível Baixo 7 36,8 + 9,8

Nível Moderado 6 36,0 + 7,3

Nível Alto 4 37,7 + 11,7

Tabela 8 – Resultados da variação da resistência à compressão em

virtude da presença de bolhas no concreto

FCK: resistência característica do concreto à compressão; DP: Desvio Padrão

Fonte: Dados produzidos pelo o autor (2018)

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Investigação de trincas e micro trincas em dormentes de concretos da Estrada de Ferro Trombetas, por

meio das análises de carbonatação e variação da resistência característica do concreto à compressão

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Fonte da variação SQ gl MQ F valor-P F crítico

Entre grupos 124,5 3 41,5 0,40 0,752 5,29

Dentro dos grupos 1641,8 16 102,6

Total 1766,2 19

Tabela 9 – Teste ANOVA realizado nas amostras de acordo com a presença de bolhas no concreto

Fonte: Dados produzidos pelo o autor (2018)

Em análise aos resultados obtidos o fator irregularidade da base dos corpos de prova não geram

correlações com os resultados de resistência a compressão (Tabelas 10 e 11).

Base dos Corpos Contagem FCK (Média + DP)

Irregular 5 35,9 + 8,5

Moderado 6 31,9 + 10,9

Regular 9 36,6 + 10,0 Tabela 10 – Resultados da variação da resistência à compressão em

virtude da irregularidade da base dos corpos de prova

FCK: resistência característica do concreto à compressão; DP: Desvio Padrão

Fonte: Dados produzidos pelo o autor (2018)

Fonte da variação SQ gl MQ F valor-P F crítico

Entre grupos 84,6 2 42,3 0,428 0,659 6,11

Dentro dos grupos 1681,6 17 98,9

Total 1766,2 19

Tabela 11 – Teste ANOVA realizado nas amostras de acordo com a irregularidade da base dos corpos de prova

Fonte: Dados produzidos pelo o autor (2018)

Em análise aos resultados obtidos o fator K1 dos corpos de prova não gera correlação com os

resultados de resistência a compressão (Tabelas 12 e 13).

K1 Contagem FCK(Média)

-0.02 1 37,3

-0.03 1 38,8

-0.04 4 38,3

-0.05 3 37,0

-0.06 4 26,6

-0.07 3 42,5

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-0.08 1 17,9

-0.09 1 32,8

-0.10 1 45,6

-0.14 1 29,4

Tabela 12 – Resultados da variação da resistência à

compressão em virtude às variações do fator K1

FCK: resistência característica do concreto à compressão

Fonte: Dados produzidos pelo o autor (2018)

Fonte da variação SQ gl MQ F valor-P F crítico

Entre grupos 966,9 9 107,4 1,34 0,325 4,94

Dentro dos grupos 799,3 10 79,9

Total 1766,2 19

Tabela 13 – Teste ANOVA realizado nas amostras de acordo com os valores de K1

Fonte: Dados produzidos pelo o autor (2018)

4. Discussão

Este estudo pretendeu avaliar as alterações presentes nos dormentes de concreto inservíveis que foram

coletados retrospectivamente da Estrada de Ferro Trombetas. Além da análise visual, uma amostragem

de 20 peças de dormentes selecionados aleatoriamente foi coletada, e os corpos de prova foram

submetidos aos testes de carbonatação e de resistência característica do concreto à compressão.

De acordo com a NBR 7680-1: Concreto - Extração, preparo, ensaio e análise de testemunhos de

estruturas de concreto Parte 1: Resistência à compressão axial, a extração deve ser precedida de uma

verificação experimental do posicionamento das armaduras, como, por exemplo, com a utilização de

um detector de metais, concomitantemente com o estudo do projeto estrutural. A operação de extração

deve ser realizada considerando as recomendações gerais de uso da aparelhagem previstas pelo

fabricante do equipamento de extração. Para seguir as recomendações estabelecidas pela norma

referente aos locais de extração do testemunho, teve-se que adotar o diâmetro de 42 mm para os corpos

de provas extraídos dos dormentes para não cortar a cordoalha da armadura metálica para evitar a

quebra do dente da broca diamantada durante o processo de extração do testemunho. A norma

recomenda que o valor mínimo a ser considerado para o diâmetro é de 50 mm, porém não foi possível

seguir o diâmetro recomendado.

A retirada do testemunho após o corte deve ser feita de forma que se provoque um esforço ortogonal

ao eixo do testemunho, em seu topo, rompendo o concreto em sua base. Este esforço pode ser

provocado pela introdução de uma ferramenta nas interfaces entre o testemunho e o orifício, em

posições alternadas, usando a ferramenta como alavanca, com o necessário cuidado para não romper as

bordas do testemunho.

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Ainda de acordo com a norma NBR 7680-1, os testemunhos devem ser íntegros, isentos de fissuras,

segregação, ondulações, e não podem conter materiais estranhos ao concreto, como pedaços de

madeira. Testemunhos que apresentem defeitos como os citados devem ser descartados.

Quando da verificação de heterogeneidade do concreto e existência de alterações internas nos

testemunhos, os resultados destes devem ser descartados.

Testemunhos que apresentam alterações internas (descontinuidades) e concreto heterogêneo indicam

deficiências nas operações de concretagem da estrutura, que devem ser identificadas e relatadas, e

podem servir ao objetivo de verificar a qualidade da execução, mas não servem ao propósito de medir

a resistência à compressão do concreto.

Cada testemunho deve ser detalhadamente observado antes e após a ruptura, sendo carregado até sua

total desagregação. Devem ser anotadas e documentadas com fotos todas as eventuais irregularidades

observadas.

Os resultados obtidos no ensaio de resistência à compressão axial dos testemunhos extraídos devem ser

identificados por fci,ext,inicial.

Esses resultados devem ser corrigidos pelos coeficientes k1 a k4, e os resultados obtidos, após essas

correções, devem ser informados como fci,ext.

Durante a extração dos testemunhos dos dormentes de concreto da EFT, foram coletados testemunhos

com as imperfeições citadas pela norma, porem não se descartou esses corpos de prova para os testes

de análise carbonatação e de resistência característica do concreto à compressão, tendo como objetivo

de comparar os resultados com os valores obtidos em testemunhos íntegros. Essa análise fez-se

necessária para saber o comportamento de um dormente inservível aplicado na linha férrea, referente

aos indicadores carbonatação e resistência característica do concreto à compressão – fck.

De acordo com Ferreira (2013), existem variáveis que influenciam a velocidade e a profundidade de

carbonatação, os quais podem ser classificados em fatores construtivos e fatores ambientais. Os fatores

construtivos são: a relação água/cimento, o cobrimento, os tipos e o teor de cimentos e adições, cura,

adensamento, fissuração e resistência à compressão do concreto. Os fatores ambientais são: a

concentração de CO2 na atmosfera, a umidade relativa do ambiente, a temperatura e o efeito de

proteção da chuva. Um dos efeitos do processo de carbonatação são microfissuras, oriundas pela

formação dos novos produtos que ocasionam aumento de volume, resultando na alteração da estrutura

dos poros e modificando as condições de penetração dos gases envolvidos no processo.

5. Conclusão

Constata-se após análise que as micro trincas e trincas existente nas amostras dos 20 dormentes de

concreto protendidos em que se foi extraído os corpos de provas não têm ligação com carbonatação do

concreto.

Entende-se que a resistência característica do concreto à compressão dos corpos de provas não existe

uma correlação direta com as trincas dos dormentes, uma vez que o fck obtido nos corpos de prova não

apresenta correlação entre idade das amostras, fabricante, bolhas (brocas), irregularidade das bases e

variação do fator K1.

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6. Agradecimentos

À Ana Cláudia Maretti-Mira pela ajuda técnica científica concedida a mim na elaboração desse artigo.

À FCK Laboratório de Concretos e Solos Ltda, que realizou o rompimento dos corpos de provas que

foram usados como objeto de estudo desse projeto.

À equipe de Manutenção Ferroviária da Estrada Trombetas que realizaram a extração dos corpos de

prova.

Aos Engenheiros Marcus Camargo, Roberto Gurgel, Matheus Mazolla, Rafael Brito, Frederico Diniz,

Danilo de Luccas e Bernardo Bandeira pela ajuda em esclarecimentos técnicos referente ao assunto

abordado aqui nesse material.

7. Referências

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5426: Planos de amostragem e

procedimentos na inspeção por atributos. Rio de Janeiro: Abnt, 1985. 63 p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739: Concreto - Ensaio de

compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro: Abnt, 1994. 4 p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7680-1: Concreto — Extração,

preparo, ensaio e análise de testemunhos de estruturas de concreto Parte 1: Resistência à compressão

axial. versão corrigida ed. Rio de Janeiro: Abnt, 2015. 24 p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11709: Dormentes de concreto -

Projeto, materiais e componentes. 3 ed. Rio de Janeiro: Abnt, 2010. 97 p.

BRINA, H. L. Estrada de ferro. 2. ed. Belo Horizonte, Universidade Federal de Minas Gerais, 1983.

Vol. 1.

COUTO, Rafael Aredes. AVALIAÇÃO PROBABILÍSTICA DA VIDA ÚTIL DE ESTRUTURAS

DE CONCRETO ARMADO SUJEITAS À CARBONATAÇÃO. 2017. 113 f. Dissertação

(Mestrado) - Curso de Engenharia de Estruturas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo

Horizonte, 2017.

FERREIRA, Murillo Batista. ESTUDO DA CARBONATAÇÃO NATURAL DE CONCRETOS

COM DIFERENTES ADIÇÕES MINERAIS APÓS 10 ANOS DE EXPOSIÇÃO. 2013. 197 f.

Dissertação (Mestrado) - Curso de Construção Civil, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2013.

HANAI, João Bento de. Fundamentos do Concreto Protendido. São Carlos: E-book, 2005. 110 p.

RIPPER, Vicente Custódio Moreira de Souza Thomaz. PATOLOGIA E REFORÇO DE

CONCRETO. São Paulo: Pini, 2009.

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ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Ano 10, Edição nº 17 Vol. 01 Julho/2019

MAGALHÃES, P. C.; DUVAL FILHO, E.; SILVA, M. W. P. Apostila da disciplina via

permanente. São Luís: curso de especialização em Engenharia Ferroviária, 2012.

MIRA, Paulo Ricardo Maretti. PROPOSTA DE PLANO DE MANUTENÇÃO DE VIA

PERMANENTE PARA ESTRADA DE FERRO TROMBETAS (EFT): Aplicação de melhores

práticas de manutenção Preditiva e Preventiva. 2013. 64 f. Monografia (Especialização) - Curso de

Engenharia Ferroviária, Unidade de Ensino Superior Dom Bosco – UNDB, São Luís, 2013.

MORE: Mecanismo online para referências, versão 2.0. Florianópolis: UFSC Rexlab, 2013.

Disponível em: ‹ http://www.more.ufsc.br/ › . Acesso em: 30/07/2018.

STEFFLER, Fábio. Via permanente aplicada: guia teórico e prático. Rio de Janeiro: Ltc, 2013. 314

p.