Análise da perda de rigidez em vigas de concreto armado devido à fissuração por esforços de flexão utilizando ensaio de ultrassom

Abstract

A avaliação e manutenção de estruturas antigas se tornam mais complexas com o passar do tempo. É preciso avaliar se existem manifestações patológicas e se essas representam ameaça à segurança estrutural. Dentre essas, destaca-se a presença de fissuras, que influenciam na perda de rigidez dos elementos estruturais. Para avaliação de estruturas fissuradas, o ensaio de ultrassom se apresenta como uma ferramenta interessante, por sua portabilidade e fácil utilização. A principal informação obtida com o ensaio é a velocidade de pulso ultrassônico. Entretanto, parâmetros associados à propagação de ondas no domínio do tempo, como velocidade de grupo e energia, se mostram promissores para avaliação de fissuras. O foco da pesquisa foi analisar fissuras por flexão, buscando relacionar os resultados obtidos por meio do ensaio de ultrassom com a perda de rigidez em vigas. Foram elaboradas três vigas de concreto armado de seção transversal 150x200 mm e vão livre de 1300 mm. Essas foram ensaiadas à flexão de quatro pontos em 8 etapas de carregamento e avaliadas em três seções diferentes. Os parâmetros de ultrassom estudados foram: formato de onda, velocidade de pulso, velocidade de grupo e energia. O parâmetro de energia foi avaliado em forma de janelas de tempo, sendo utilizados os tempos referentes a 10%, 25%, 50% e 75% da energia acumulada e o tempo central. Os resultados obtidos mostraram que a velocidade de pulso não apresentou sensibilidade em relação à perda de rigidez. Enquanto que os parâmetros velocidade de grupo e energia nas janelas de tempo de 10% e 25% de energia acumulada foram capazes de representar o comportamento da perda de rigidez. Logo, esses parâmetros se mostram promissores com relação à análise de perda de rigidez em vigas de concreto armado.

Abstract: The evaluation and maintenance of old structures become more complex over time. It is necessary to evaluate if there are pathological manifestations and if these represent a threat to structural safety. Among these, we highlight the presence of cracks, which influence loss of stiffness of the structural elements. For the evaluation of cracked structures, the ultrasound test is an interesting tool, due to its portability and usability. The main information obtained with the test is ultrasonic pulse velocity. However, time domain parameters, such as group velocity and energy, are promising for cracking evaluation. The focus of the research was to analyze bending cracks, seeking to relate the results obtained through the ultrasonic test with the loss of stiffness in beams. Three reinforced concrete beams with cross section 150x200 mm and the clear span of 1300 mm were casted. These were bending tested in 8 loading steps and evaluated in three different sections. The ultrasound parameters studied were the waveform, pulse velocity, group velocity and energy. The energy parameter was evaluated in the form of time windows, using the times referring to 10%, 25%, 50% and 75% of the accumulated energy and the central time. The obtained results showed that the pulse velocity did not show sensitivity in relation to the loss of stiffness. While the parameters group velocity and energy in time windows of 10% and 25% of accumulated energy were able to represent the behavior of the loss of rigidity. Therefore, these parameters are promising in the analysis of stiffness loss in reinforced concrete beams.