José Marques Filho3
PATOLOGIA
COMPORTAMENTO DIFERENTE DA PREVISÃO DO PROJETO
EXISTÊNCIA DE ANOMALIAS DURANTE A PERFORMANCE
INTERFERÊNCIA NA SEGURANÇA, DESEMPENHO OU DURABILIDADE DO
EMPREENDIMENTO
Necessário Conhecer os Fenômenos envolvidos
Conhecer todas as fases do processo para determinar possíveis causas
Conhecer comportamento previsto para balizamento
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho4
PATOLOGIA
É O ESTUDO DOS FENÔMENOS FÍSICOS ENVOLVIDOS NOS CORPOS, NOS
MATERIAIS QUE OS COMPÕEM E NOS PROCESSOS QUE GERAM SUA
DEGRADAÇÃO
Apresentação física de um processo de degradação do corpo e/ou do material
que o compõe
Por exemplo: uma fissura, uma mancha, desgaste superficial, um aumento de
volume
Técnicas de Inspeção e Patologia
MANIFESTAÇÃO PATOLÓGICA
José Marques Filho5
Fases
Detecção
Anomalia
Verificar
Conseqüências
Determinar
Causas
Análise e
ProjetoREPARO
•Inspeções periódiocas
•Conhecer comportamento esperado
•Identificar anomalias comuns
•Avaliar magnitude
•Conhecimento de danos em outros aproveitamentos
•Conhecer critérios de projeto do protótipo
•Conhecimento de patologia
•Procedimentos de ensaio (uniformizar)
•Definição do sistema de coleta de dados
•Dados da obra
•Modelos
•Estatísitica
•Gráficos dos efeitos
•Verificação de padrão necessário de comportamento
•Manter segurança
•Manter operaçãp
•Otimizar tempo
•Verificar consistência
•Verificar capacidade de execução segura
Inspeção e
Monitoramento Banco de Dados
Técnicas de Inspeção e Patologia
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Ensaios Não Destrutivos
Objetivo: Analisar o Comportamento em
Utilização
Condicionante: Não Interferir com o
Comportamento
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Características à Investigar
Estabilidade Física
-Parâm. Resistência
-Fadiga
-Fissuração
-Deformabilidade
-Desgaste
Não Conformidade
Estabilidade Química
-Ataques por agentes
agressivos
-Ciclos de temper.,
pressão e umidade
-Aging
-Reações Deletérias
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Tipos Análises Não Destrutivas
Inspeção Visual
Análises de Processos
Exame de Relatórios de Execução
Ensaios Propriamente Ditos
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Inspeção Visual
Especialista ligado ao protótipo com conhecimento
dos dados de comissionamento, operação e
manutenção
Necessário estabelecimento de periodicidade
mínima
Manual de Observação
Reuniões periódicas de avaliação das condições
civis
Técnicas de Inspeção e Patologia
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Ensaios Não Destrutivos
Ultrasons
Gamagrafia/tomografia
Retirada de Amostras
Porosidade/permeabilidade
Líquido penetrante
Resposta Acústica
Medidas de Parâmetros
Eletromagnéticos
Pacometria
Medidas de Forma - Som
Laser
Resposta à impulso
Mecânico
Resposta à excitações
Análise de superfície de
fratura
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Esclerômetros de Reflexão
11
NBR 7584; ASTM C 805
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13RECUPERAÇÃO DE ESTRUTURAS
DE CONCRETO ARMADO
Índice esclerométrico x Resistência à compressão
do Concreto
y = 0 ,0158x2 ,0 8 8 8
R2 = 0 ,9967
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
20 25 30 35 40 45 50 55 60
Ín d ice E sc le ro m étrico , IE , (% )
Re
sis
tên
cia
à c
om
pre
ss
ão
(M
Pa
)
Técnicas de Inspeção e Patologia
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Pacometria
14
NBR 6124
Processo para determinação da posição, diâmetro ecobrimento de armadura através da medida de variaçãode campo eletromagnético
Técnicas de Inspeção e Patologia
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Ensaio de arrancamento
15
•Mede a força de arrancamento de peças chumbadas noconcreto.•Através da medida da força de arrancamento deparafusos concretados em superfícies, com umaindicação instantânea desta força e do deslocamentoassociado, pode-se inferir a resistência à ruptura desteconcreto.
Técnicas de Inspeção e Patologia
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16RECUPERAÇÃO DE ESTRUTURAS
DE CONCRETO ARMADO
PULLOFF
PENETRAÇÃODE PINOS
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho
Ultrassom
17
A velocidade de propagação de ondas em um materialdepende de sua densidade e suas propriedadeselásticas. Torna-se então possível a obtenção depropriedades do concreto tais como uniformidade,presença de cavidades, módulo de elasticidade eresistência à ruptura, quando usado em conjunto comesclerômetro ou outra avaliação ou calibragem.
NBR 8802
Técnicas de Inspeção e Patologia
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RECUPERAÇÃO DE ESTRUTURAS
DE CONCRETO ARMADO
ULTRA SOM
18 Técnicas de Inspeção e Patologia
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19RECUPERAÇÃO DE ESTRUTURAS
DE CONCRETO ARMADO
Classificação de Leslie e Cheesman
RuimInferior a 2000
Geralmente ruim2000 a 3000
Regular (duvidoso)3000 a 3500
Bom3500 a 4500
ExcelenteSuperior a 4500
Condições do
concreto
Velocidade de
propagação (m/s)
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Detector de corrosão de armadura
20
Ensaios detectores de corrosão de barras no concreto armado.A corrosão do aço no concreto é um processo eletro-químico, similarao de uma bateria, produzindo uma corrente elétrica que pode sermedida na superfície do concreto pelo seu campo magnético.Através das medidas de toda a sua superfície, pode ser feita umadistinção entre os locais com corrosão e outros sem corrosão nasbarras de aço. Existem inúmeros trabalhos científicos que descrevemeste método, que é aplicado nos USA há mais de 30 anos.
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho
Permeabilidade no local
21
•Rápido, confiável e não destrutivo, determina a permeabilidade deestruturas de concreto.•O equipamento é composto de uma célula de vácuo de doiscompartimentos e uma válvula reguladora de pressão. O cálculo docoeficiente de permeabilidade kT é possível através de um modelomatemático simples.•O ensaio dura de 2 a 12 minutos, dependendo da permeabilidade doconcreto.
Técnicas de Inspeção e Patologia
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Gamagrafia
22
•A técnica nuclear mais conhecida nesta área é a gamagrafiaindustrial, similar a uma radiografia, de peças metálicas ou deestruturas de concreto.•Torna-se possível verificar se há defeitos ou fissuras.•90% utilizam fontes de Irídio-192, 5% de Cobalto-60 e 5% deSelênio-75, com níveis variados de atividade radioativa•Maioria dos irradiadores em uso no País está em operação hámais de 20 anos, sendo, portanto, equipamentos antigos.
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho23
Testemunhos
Retirada de porção do concreto existente para sua
caracterização
Pode ser feita através de sondagem rotativa ou por
corte com serra de fio diamantado
O processo de extração já é um primeiro ensaio
mecânico
É necessário conhecimento técnico adequado para
minimizar os efeitos negativos da sondagem
No caso de CCR ATF, só pode ser obtidos em
idades superiores a 90 dias
Técnicas de Inspeção e Patologia
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Extratoras
24 Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho25
Testemunhos
Cabe discutir o tratamento estatístico dos dados
Ensaios– Massa Específica
– Resistência Mecânica
– Deformabilidade Imediata
Fluência
– Recomposição do traço
– Microscopia eletrônica de Varredura
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José Marques Filho
Usinagem de CP’s
31
NBR 12767, 10906, 8045,7680, 5738; DNER-
ME046
Retificadora
NBR 8045, 7680, 5738; DNER-ME046
Faceadores
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho52
Estrutura Heterogênea
Complexa
Composição depende de Inúmeros Fatores
Concreto
Agregados
PastaMacro Estrutura
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho53
Estrutura Heterogênea
Complexa
Composição depende de Inúmeros Fatores
Concreto
Agregados
PastaMacro Estrutura
Micro Estrutura
Agregados
Pasta
Vazios + Água
Zona de Transição
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho54
Importância do Estudo
O estudo da Microestrutura permite entender o
comportamento do concreto
Ferramenta para análise de patologias do concreto e
análise de durabilidade
Desenvolvimento de novos aditivos e suas
conseqüências
Ensaio não-destrutivo Eficiente
Técnicas de Inspeção e Patologia
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Microestrutura – Estruturas Principais
1: C-S-H
2: Ca(OH)2 ou (C-H)
3: Vazio Capilar
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho58
Magnitude dos Estudos
0.001 µ m 0.01 µ m 0.1 µ m 1 µ m 10 µ m 100 µ m 1 mm 10 mm
1 nm 10 nm 100 nm 1000 nm 104 nm 105 nm 106 nm 107 nm
(a)
1 m 10 m 100 m 1000 m 104 m 105 m 106 m 107 m
(b) Técnicas de Inspeção e Patologia
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Vazios e Presença da Água
Água interlamelar
Água Fisicamente Adsorvida
Água Capilar
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Presença da água
Capilares: vazios maiores que 50 A. Cuidado
com efeitos da tensão capilar
Adsorvida: próxima à superfície do sólido
Interlamelar: Associada à estrutura do C-S-H
Quimicamente combinada; faz partes dos
produtos de hidratação
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho71
Zona de Transição
Mais Frágil
Apresenta cristais orientados com planos de clivagem bem caracterizados
Cristais grandes e com vazios
Como já está microfissurada, é necessário menor esforço para ruptura na compressào
Ruptura a tração: Fissuras se propagam mais rapidamente
Resistência Aumenta com a idade
Durabilidade afetada pelo aumento da permeabilidade
Diminuindo o diâmetro máximo pode alterar o filme de água que o envolve
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho73
O QUE INSTRUMENTAR
QUAL É A PERGUNTA?
QUAL A RESPOSTA QUE POSSO OBTER
O QUE É DISPONÍVEL?
COMO COLOCAR?
Instrumentação
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho74
Instrumentação
Escolha dos instrumentos
Análise e controle das partes que possam ser as primeiras a sofrer eventual deterioração
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho75
Instrumentos no concreto
pêndulos,
inclinômetros,
medidores de junta,
deformímetros,
tensômetros,
termômetros,
medidores de vazão,
células de pressão dinâmica
piezômetros de maciço.
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José Marques Filho76
Instrumentos na fundação
pêndulos invertidos:
extensômetros de fundação
piezômetros de fundação
medidores de junta
medidores de vazão
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho77
Principais tipos de sistemas
sistema de medição por princípio elétrico,
sistema de medição por corda vibrante
sistema de instrumentação por medição topográfica e ou geodésica
sistema de instrumentação por medição direta
sistema de instrumentação por fibra ótica
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José Marques Filho78
Sistemas por medição direta
São baseados em leituras diretas dos fenômenos físicos
– piezômetros de tubo aberto ou Casagrande
– réguas de medição de nível de água
– Medidores de Vazão tipo ‘V’ com leitura direta
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho79
Sistemas por medição topográfica e ou geodésica
São baseados na utilização de ferramentas
topográficas e ou geodésicas
– pinos de referência fixos e móveis
– placas de recalque de medição topográfica
– sistema de auscultação geodésica
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José Marques Filho80
Sistemas por princípio elétrico
Através de curva de calibração relaciona-se determinada medição elétrica (ex: voltagem) com o fenômeno físico a ser medido
Podem ser de diversos tipos, por exemplo tipo Carlson, Maihak, Warlam, Silva, etc.... Os tipo Carlson foram usados intensivamente nas barragens brasileiras entre as décadas de 70 a 90
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho81
Sistema por corda vibrante
Através de curva de calibração relaciona-se determinada medição de freqüência de uma corda vibrante com o fenômeno físico a ser medido
Várias aplicações em barragem de CCR, como por exemplo a de UHE Salto Caxias (MUSSI et al. 1999)
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho82
Sistemas por fibra ótica
A medição é feita de diferentes maneiras, porém de uma forma geral se utilizam do princípio das fibras óticas permitirem o deslocamento de feixes de luz
Inicialmente a instrumentação por fibra ótica era utilizada apenas em laminados da indústria aeroespacial.
Em fase de Pesquisa e Desenvolvimento com Sucesso
Pesquisas Inovadoras Feitas Hoje no Paraná: UHE Santa Clara e Fundão
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho84
Instrumentação de Salto Caxias
Basicamente corda Vibrante
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho Técnicas de Inspeção e Patologia88
Remediação e Reparo
Correção de Patologia
•Conhecimento do Projeto
•Conhecimento do Comportamento Previsto e seus níveis de alerta
•Documentação Adequada de Não-Conformidades e SoluçõesAdotadas
•Avaliação dos Materiais
•Análise do Desempenho e da Instrumentação no Tempo
•Ensaios Complementares
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Base de Dados Permanente
Inventário
Viabilidade
Projeto Básico
Projeto Executivo + Construção
Comissionamento
Operação e Manutenção
D
A
D
O
S
S
E
G
U
R
O
SFUNDAMENTAL
Técnicas de Inspeção e Patologia
José Marques Filho90
José Marques Filho
UFPR-Universidade Federal do Paraná
COPEL Participações
(41) 3331 4400
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