TESTE DE INTEGRIDADE EM ESTACAS: PIT - UM ENSAIO NÃO DESTRUTIVO CHIODINI, Mariana1 PARIZOTTO, Roberson2 SOUZA, Alexandre3 ZANDAVALLI, Bruna4 RESUMO
Testes de integridade após concretagem, são usados para complementar o monitoramento e determinar viabilidade de estacas. Teste de integridade requerem cuidadosa interpretação e experiência profissional na área. No entanto, nem sempre, o teste em questão pode determinar fielmente se uma leitura anômala se trata de um defeito estrutural de fundação, portanto, a decisão final sobre a viabilidade de uma estaca, deve ser feita pelo engenheiro de projeto, com base no local, condições específicas do solo, registros de construção, relatório de teste de integridade, e análise do possível efeito das cargas da infraestrutura sobre o desempenho da fundação.
PALAVRA-CHAVE: Ensaio de integridade de estacas, fundações, ensaio não destrutivo.
INTEGRITY TEST IN STAKES: PIT - A NON DESTRUCTIVE TESTING ABSTRACT
Integrity tests after concrete are used to complement the monitoring and viability of cuttings.
Integrity test require careful interpretation and professional experience. However, not always the test in question can accurately determine whether an anomalous reading this is a structural defect of the foundation, so the final decision about the feasibility of a stake should be made by the project engineer, based on local conditions specific soil, construction records, report integrity test, and analysis of the possible effect of the loads on the performance of the infrastructure foundation.
KEYWORDS: Pile Integrity Test, fundations, non-destructive testing.
1 INTRODUÇÃO
O ensaio de integridade, usualmente conhecido como P.I.T., é um ensaio não destrutivo de fundações profundas, tem sido utilizado para avaliar qualitativamente a integridade do fuste de estacas moldadas in loco em relação a eventuais anomalias construtivas, tais como falhas de concretagem, tricas, rupturas, alargamento de sessão, além da velocidade de propagação da onda no material ensaiado.
Para confirmar que a transmissão de cargas da infraestrutura para o solo possui suporte seguro, é fundamental a realização de algum ensaio que assegure a qualidade da fundação. O ensaio de integridade é uma ferramenta potencial, pois destaca-se pela rapidez de ensaio, facilidade de execução aliada a um baixo custo.
O ensaio consiste no posicionamento de um acelerômetro de alta sensibilidade no topo ou face da estaca, previamente preparada para receber ondas acústicas provenientes de um martelo instrumental. Os dados baseiam-se na análise da resposta vibratória do elemento testado, através da propagação de ondas no concreto.
2 O ENSAIO P.I.T.
O ensaio de integridade P.I.T., consiste na aplicação de golpes de martelo instrumental sobre a estrutura, gerando ondas acústica longitudinais de baixo nível de vibração (figura 01). Essas ondas de compressão propagam-se pelo fuste, sofrendo reflexão na ponta, e retornando novamente ao topo da estaca.
Os sinais de vibração da onda são captados por um acelerômetro instalado no topo da estaca e, conseguinte convertidos em sinais elétricos. Este sinal amplificado, é enviado a um centro de condicionamento e tratamento e em seguida a um microcomputador, que através de um software permite visualizar analiticamente e graficamente os resultados dos ensaios efetuados.
É usual a aplicação de vários golpes sequenciais, para que o equipamento faça uma média dos sinais correspondentes, proporcionando maior precisão nos dados.
1 Estudante de Engenharia Civil. Discente. Curso de Engenharia Civil. Faculdade Assis Gurgacz – FAG. E-mail: mariana.chiodini@outlook.com 2 Docente de Engenharia Civil. Docente. Faculdade Assis Gurgacz – FAG. E-mail: rrparizotto@fag.edu.br
3 Estudante de Engenharia Civil. Discente. Curso de Engenharia Civil. Faculdade Assis Gurgacz – FAG. E-mail: luizalexandresouza@hotmail.com 4 Estudante de Engenharia Civil. Discente. Curso de Engenharia Civil. Faculdade Assis Gurgacz – FAG. E-mail: bruninhazandavalli@hotmail.com
Figura 01 – Procedimento do ensaio P.I.T.
Fonte: Rincent BTP.
Para verificar irregularidades na estaca, basta analisar os sinais de vibração da onda. A onda de tensão trafega ao longo da estaca, e ao encontrar qualquer variação na característica do material, sejam fissuras, falhas de concretagem, rupturas, área de seção, peso específico ou módulo de elasticidade, sofrem reflexão antes de chegar ao termino da estaca. Esta reflexão causa variação na aceleração medida pelo sensor.
Posteriormente é feito um registro dessa aceleração com o tempo. Como a onda propaga-se com uma velocidade contínua, conhecendo-se a velocidade de tráfego da onda e o tempo transcorrido entre a aplicação do golpe e a chegada da reflexão, pode-se determinar a localização dessa variação.
A Figura 02, ilustra um modelo de gráfico gerado pelo ensaio P.I.T, representando sinal da onda versus comprimento da estaca. No gráfico 1, uma estaca com o fuste intacto. Já no gráfico 2, uma estaca defeituosa, com reflexão antecipada, vinda do local onde se encontra a anomalia.
Figura 02 – Gráfico do ensaio P.I.T.
Fonte: Pile Dynamics, Inc.
3 VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DA ONDA
As características do material da estaca, definem, entre outros elementos, a velocidade de propagação das ondas, que, é diretamente proporcional aos parâmetros elásticos e inversamente proporcional à densidade do material. Os parâmetros elásticos fornecem as forças restauradoras das regiões deslocadas e a densidade fornece a inércia do sistema. Assim sendo, a velocidade de propagação c é demonstrada por:
Onde:
c = Velocidade de propagação da onda (m/s) E = Módulo de elasticidade (Pascal)
Para o concreto, a velocidade da onda varia entre 3.700 m/s e 4.300 m/s, onde 4.000 m/s é considerado um valor médio.
4 TEMPO DE PROPAGAÇÃO DA ONDA
O tempo transcorrido entra a aplicação do golpe e a chegada da reflexão é expresso pela equação:
Onde:
t = Tempo de propagação da onda(s)
l = Distância do topo da estaca até a ponta, ou, comprimento da estaca (m) c = Velocidade de propagação da onda (m/s)
5 DISTÂNCIA DA ANOMALIA AO TOPO DA ESTACA
Caso exista algum defeito entre a cabeça e o pé da estaca, ocorrerá uma reflexão antes da reflexão correspondente ao final da estaca. Para saber exatamente onde encontra-se a anomalia, utiliza-se a seguinte equação:
Onde:
l’= Distância da anomalia encontrada na estaca até o topo da mesma (m) c = Velocidade de propagação da onda (m/s)
t = Tempo de propagação da onda (t)
6 PREPARO DA ESTACA PARA O ENSAIO P.I.T.
O preparo da estaca, pode ser considerado o procedimento mais importante para a qualidade do ensaio P.I.T. Primeiramente, deve-se eliminar todo o concreto de má qualidade em seu topo e, em seguida, alisar a superfície com uma lixadeira, até que a superfície fique lisa e seca. Com isso, a superfície estará acessível para receber o acelerômetro e o martelo.
7 PRECISÃO DO ENSAIO P.I.T.
O P.I.T. pode ser inconclusivo em alguns casos. Para fornecer dados satisfatórios, é necessário conhecer o comprimento da estaca ensaiada com exatidão. Através do comprimento, pode-se determinar a velocidade de propagação da onda no interior estaca, tornando, os resultados satisfatórios, com ótima precisão. Caso se desconheça o comprimento, utiliza-se uma velocidade média para todas as estacas da obra, o que diminui a precisão.
Algumas limitações importantes devem ser consideradas. À medida que a onda se propaga ao longo da estaca, a energia e intensidade de sinal pode diminuir. Isto significa que, para estacas muito longas (relação profundidade versus diâmetro maior que 30), a ponta da estaca e anomalias que ocorrem em uma grande profundidade, podem não ser detectadas. Isto justifica a indicação do ensaio de integridade somente para estacas rasas.
O conteúdo da figura 03, ilustra este conceito. A estaca (A) tem um reflexo fraco de sua ponta, devido ao fato de ser muito longa. A estaca (B), possui uma forte reflexão de sua ponta, que é facilmente detectada. A estaca (C), ilustra uma fundação de grande profundidade, mas possui um defeito em uma profundidade rasa, que é detectada.
Figura 03 – Teste de integridade em diferentes profundidade de estacas.
Fonte: Desconhecida.
Segundo Norma Americana ASTM D-5882:
O teste de integridade pode não identificar todas as imperfeições, mas pode ser uma ferramenta útil para identificar grandes defeitos dentro do comprimento efetivo. Também, o teste pode identificar pequenas variações de impedância que talvez não afetam a capacidade de carga da estaca. Para estacas que têm pequenas variações de impedância, o engenheiro deve usar seu julgamento quanto à aceitabilidade das mesmas, considerando outros fatores como redistribuição de carga para estacas adjacentes, transferência de carga ao solo acima do defeito, fatores de segurança aplicados e requisitos de carga estrutural [...] (ASTM D-5882, 2000).
8 CONSIDERAÇOES FINAIS
Macroscopicamente, após a concretagem, atualmente é impossível saber quais as condições que se encontram no interior da estrutura.
O ensaio de integridade P.I.T. pode ser usado em fundações profundas para avaliar, qualitativamente, as estacas em relação a possíveis problemas de execução. Este ensaio destaca-se pela sua fácil execução, aliada a um baixo custo. No entanto, deve-se atentar as suas limitações, pois as ondas de frequência só poderão ser interpretadas se, a relação entre o comprimento e diâmetro da peça forem respeitados.
Sendo assim, conclui-se que o ensaio de integridade apresenta-se como uma ferramenta importante na avaliação da qualidade das fundações.
REFERÊNCIAS
ASTM D 5882, 2000. Standars test method for low strain integrity testing of piles. American Soc. For Testing and Materials.
CUNHA, R.P., Camapum de Carvalho, J. e Silva, C.M. 2002. Controle de qualidade e aceitação de estacas moldadas in loco via utilização de ensaios de integridade de estacas (PIT). XII COBRAMSEG, SP, Vol.3, pp. 1569-1579.
NBR 12131 (1991). Estacas-Prova de Carga Estática – Método de Ensaio. ABNT.
Rincent BTP Brasil. PIT - PILE INTEGRITY TEST. Disponível em < http://www.rincent.com.br/Folders%20site/Folder%20PIT.pdf> Acesso em: 10 jul. 2013.
