A prova de carga em estruturas de concreto

Um dos ensaios mais eficientes para verificar a segurança de uma estrutura já concluída é uma prova de carga. Quando existem dúvidas quanto à sua estabilidade, quanto à idoneidade dos materiais de construção, utilização inadequada, ou até mesmo uma nova utilização da estrutura, é recomendado um ensaio de carregamento ou a chamada prova de carga. Uma prova de carga é o conjunto de atividades destinadas a analisar o desempenho de uma estrutura por meio de medição e controle de efeitos causados pela aplicação de ações externas de intensidade e natureza previamente estabelecidas. Já o carregamento de prova é o conjunto de ações externas especificado segundo critérios preestabelecidos que, aplicados à estrutura, a submetem a esforços solicitantes de intensidades compatíveis ou representativas da finalidade prevista para sua utilização.

carga2Da Redação –

Normalmente, um ensaio de carregamento em um elemento estrutural em grande escala ou na estrutura completa pode ser uma operação cara e consumir muito tempo. Desta forma, é adotado esse ensaio, geralmente, depois que outras hipóteses baseadas em cálculos analíticos, exames e testes localizados dos materiais apresentem um indicativo de falhas que possam comprometer a segurança da estrutura durante sua utilização normal.

As provas de carga constituem um importante método de avaliação estrutural em pontes, permitindo aos projetistas obter desde informações gerais sobre a envoltória de esforços até informações localizadas sobre o comportamento de um nó ou de um elemento isolado. Durante um ensaio de prova de carga, a estrutura pode estar submetida a um carregamento próximo ou igual ao de serviço (dependendo do caso).

Com isso o ensaio permite analisar o comportamento estrutural em condições reais de utilização. O carregamento em um elemento estrutural em grande escala, ou na estrutura completa, pode ser uma operação cara e consumir muito tempo. Dessa forma, é adotado, geralmente, depois que outras hipóteses baseadas em cálculos analíticos, exames e testes localizados dos materiais, apresentem um indicativo de falhas que possam comprometer a segurança da estrutura durante sua utilização normal.

A NBR 9607 de 08/2019 – Prova de carga estática em estruturas de concreto – Requisitos e procedimentos estabelece os requisitos e os procedimentos gerais a serem observados no planejamento e na execução de provas de carga estáticas em estruturas de concreto. Aplica-se aplica à realização de prova de carga em estruturas de edificações, pontes, pontilhões, viadutos e passarelas. Estruturas não contempladas nesta norma, como portuárias, reservatórios, silos e outras, devem ser objeto de plano de prova de carga específico, desenvolvido por engenheiro especialista em estruturas de concreto. Esta norma não se aplica à aceitação de estruturas que não foram dimensionadas e detalhadas de acordo com as normas brasileiras de projeto estrutural vigentes à época (NBR 6118, NBR 6120, NBR 7187, NBR 7188, NBR 8681, NBR 9062 e outras).

Por abranger, na maioria das vezes, especialidades e trabalhos diversos, a execução da prova de carga deve envolver profissionais relacionados ao projeto estrutural, execução da obra, controle dos materiais e laboratórios. Todas as provas de carga devem ser supervisionadas por um engenheiro especialista em estruturas de concreto, com experiência comprovada na realização destas atividades.

A coordenação, tanto nos trabalhos preliminares como nas atividades de campo, deve ser desenvolvida por um profissional com experiência na execução de provas de carga. De cada especialidade devem ser fornecidos os dados necessários e indispensáveis à segurança do ensaio, conforme discriminado nas Seções 6 e 7.

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A execução de prova de carga em uma estrutura deve estar sempre associada a uma finalidade específica, da qual decorrem os critérios de carregamento e de aceitação a serem observados. Para tanto, devem ser estabelecidas, em princípio, as seguintes condições: utilização prevista para a estrutura, relativamente à intensidade, natureza e frequência das ações externas; estado-limite de utilização (ELS) relativo a deformações e fissuração. Outros ensaios podem ser requeridos, conforme acordo entre as partes.

Os requisitos e procedimentos descritos nesta norma são aplicáveis, entre outros, às seguintes situações: aceitação de estrutura; alterações das condições de utilização da estrutura; fases construtivas que acarretem solicitações excepcionais em parte da estrutura; após acidentes ou anomalias observados durante a execução ou tempo de serviço de uma estrutura; falta total ou parcial de elementos de projeto; desconhecimento das condições construtivas; estudo do comportamento/desempenho da estrutura; dimensões, qualidade e/ou quantidades dos materiais que não atendam aos requisitos de projeto; passagem de conjuntos transportadores de cargas especiais indivisíveis.

Especial atenção deve ser dada às provas de carga em estruturas nas quais pode ocorrer ruptura sem aviso prévio (ruptura frágil). Este é o caso de ruptura por força cortante de peças estruturais sem estribos (cisalhamento em lajes, punção), de peças comprimidas sem armadura mínima, bem como eventuais casos especiais a serem identificados na verificação dos projetos.

Para efetivação de uma prova de carga, é necessário o conhecimento das reais condições da obra em todos os seus aspectos, como projeto, materiais, controle de execução e estado de conservação e utilização. Para a avaliação do projeto, com base nos documentos referentes ao projeto da estrutura, devem ser estabelecidos o carregamento da prova de carga, a previsão dos efeitos do carregamento em si e os respectivos critérios de aceitação da estrutura.

Para tanto, devem ser analisados na memória de cálculo os seguintes aspectos: critérios de projeto; normas utilizadas; materiais especificados; carregamentos de projeto; coeficientes de segurança; relação entre as quantidades de materiais resultantes do dimensionamento e as efetivamente aplicadas na estrutura.

Na avaliação do estado-limite último (ELU) da estrutura e dos efeitos a serem controlados, as características e propriedades dos materiais são elementos determinantes. Devem ser analisados: certificado de ensaio dos materiais; idade da obra, visando avaliar eventuais alterações das características fornecidas pelos ensaios; condições de conservação e de utilização da estrutura e suas implicações em eventuais alterações das características dos materiais; relação entre as características especificadas dos materiais e as apresentadas nos ensaios.

Para a avaliação do controle da execução, o conhecimento do controle adotado na execução da obra deve ser o indicador da confiabilidade a ser atribuída às características e propriedades dos materiais empregados na obra. Devem ser considerados: tipos de controles; métodos e equipamentos utilizados; frequência e representatividade das amostras e ensaios dos materiais utilizados; verificação das dimensões; diário de obras.

Para a avaliação do estado de conservação e utilização, deve ser efetuada criteriosa inspeção da obra, visando confrontar os dados disponíveis da execução com o estado atual da estrutura. O resultado da inspeção deve ser objeto de relatório, o qual deve sintetizar no mínimo os seguintes aspectos: vinculações, aparelhos de apoio ou eventuais restrições existentes; eventuais sinais de deterioração dos materiais; existência de fissuras, deformações, movimentação de juntas ou recalques; intensidade e frequência dos carregamentos já ocorridos na estrutura; registros fotográficos.

As investigações sobre o projeto estrutural devem ser desenvolvidas por meio de inspeções da obra e consultas aos arquivos relativos à época de sua execução, devendo ser avaliados no mínimo os seguintes aspectos: as características geométricas: execução de plantas “como construído” das formas, vinculações, juntas, etc.; utilização originalmente prevista para a estrutura; condições de solicitações a que a estrutura já foi submetida: intensidade e frequência das cargas atuantes; idade da estrutura; normas vigentes por ocasião de sua execução: hipóteses de cálculo, materiais disponíveis, coeficientes de segurança prescritos; análise de obras similares construídas na mesma época.

O carregamento de prova de carga deve ser realizado em etapas. O cálculo das previsões teóricas deve ser desenvolvido para cada uma das etapas de carregamento, considerando-se o parcelamento das cargas e as diferentes posições que estas ocupam na estrutura. O número de etapas de carregamentos ou carregamentos parciais e posições da carga sobre a estrutura deve ser estabelecido pelo engenheiro responsável pelo projeto do ensaio, não podendo ser inferior a quatro etapas para carregamento e duas etapas para descarregamento.

A intensidade da carga em cada etapa é limitada a 25% do carregamento de prova (Q), assim como sua posição na estrutura, que devem ser facilmente identificadas durante os ensaios. Devem ser estabelecidas, por ocasião da execução dos estudos teóricos, as tolerâncias ou desvios aceitáveis das medidas realizadas em relação aos efeitos teóricos previstos.

Na fixação das tolerâncias, devem ser considerados os seguintes aspectos: as incertezas na caracterização dos materiais; as aproximações numéricas decorrentes das hipóteses, métodos e modelos estruturais adotados nos cálculos; o tempo de duração da aplicação de cada parcela do carregamento; os carregamentos já efetuados na estrutura.

Para as pontes e viadutos, o deslocamento máximo residual deve ser 5% do deslocamento medido durante a prova de carga. Deve haver monitoramento contínuo, considerando-se o conjunto de resultados das diversas provas de carga. Na constatação de dois deslocamentos residuais subsequentes, mesmo que inferiores ao máximo de 5%, o engenheiro especialista pelo ensaio deve avaliar as causas e consequências destes deslocamentos residuais.

Além do atendimento aos requisitos de aceitação previstos anteriormente, no caso de estruturas não mencionadas, o engenheiro responsável pelo projeto do ensaio pode estabelecer requisitos adicionais para aceitação da estrutura ou parte dela submetida à prova de carga. Os efeitos das condições ambientes nas estruturas, notadamente as térmicas, podem influir, substancialmente, nos resultados de uma prova de carga.

Embora passíveis de cálculos teóricos sob hipóteses simplificadoras, estes efeitos são mais bem avaliados quando medidos diretamente na estrutura descarregada, em um período de tempo que caracteriza um ciclo térmico. Estes efeitos devem ser medidos anteriormente ao carregamento da estrutura, visando possibilitar eventuais correções das medições e melhor interpretação dos resultados.

As cargas devem ser aferidas durante o ensaio, por meio de procedimento que proporcione precisão de ± 5 % em relação ao previsto no projeto da prova de carga. A cada etapa de ensaio devem ser observados os deslocamentos-limites estabelecidos em projeto, a abertura de fissuras e a estabilização dos deslocamentos, sendo dada continuidade à etapa seguinte apenas se houver garantia da segurança da estrutura em avaliação.

Devem ser previstos sistemas de medição adequados para monitoramento de condições do ambiente que possam interferir diretamente na obtenção dos dados da prova de carga, como: gradiente térmico no ambiente da estrutura; velocidade e direção do vento; umidade relativa do ar. Devem ser medidos os efeitos destas variações ambientais sobre as estruturas antes da realização da prova de carga, visando eventuais correções das medições e melhor interpretação dos resultados durante o ensaio.

Durante todo o transcorrer do ensaio, devem ser realizadas análises imediatas dos resultados, visando garantir a segurança do pessoal envolvido e a integridade da estrutura. Esta análise, efetuada após cada etapa de carregamento, é a responsável pela liberação da estrutura para as etapas posteriores.

A análise imediata dos resultados consiste no confronto entre as medidas realizadas e as previsões teóricas, mediante as regras preestabelecidas de critérios de aceitação, levando-se em consideração as tolerâncias ou desvios admissíveis, as correções de efeitos térmicos, como também a inspeção visual da estrutura. Particularmente, devem ser analisados os resíduos obtidos após o descarregamento das etapas parciais. Estes valores são os indicadores do comportamento elástico da estrutura.



Categorias:Normalização, Qualidade

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