Introdução

O Ground Penetrating Radar (GPR) é um método de inspeção geofísica utilizado para escanear a superfície em muitas áreas de aplicação incluindo estruturas de concreto como edifícios, barragens e pontes. A partir desse artigo, você será capaz de entender por meio de exemplos práticos como funciona a aplicação do GPR em estruturas de concreto, suas principais vantagens e limitações.

Contextualização

As principais causas dos processos que danificam a integridade das estruturas de concreto estão associadas à concepção de projeto, escolha dos materiais de construção, qualidade da execução (construção) e utilização durante a vida útil da estrutura.

Nesse sentido, para investigar a condição atual de uma estrutura, são realizados métodos destrutivos e não destrutivos. Os métodos destrutivos, embora consigam extrair as informações necessárias da estrutura, são procedimentos invasivos e demorados, que podem causar danos e influenciar na deterioração do concreto. Além disso, costumam implicar na redução da disponibilidade do ativo para a operação. Desta forma, os Ensaios Não Destrutivos (END) são alternativas que se destacam por permitir a inspeção e avaliação de forma eficiente sem danificar a estrutura ou demandar sua paralisação.

Os principais END usados para a investigação de estruturas de concreto armado são os métodos sônicos/ultrassônicos, a termografia infravermelha, a radiografia e os métodos eletromagnéticos. Este último, o qual será tratado nesse artigo, utiliza a tecnologia de radar que está se difundindo rapidamente entre os métodos de END no campo da engenharia estrutural, incluindo aplicações em estruturas de concreto armado.

O método de Ground Penetrating Radar (GPR) permite a localização de mais de uma ou mais camadas de armadura embutidas no concreto em profundidades de até 80 centímetros. Este ensaio possui rápida execução e, diferente da pacometria, apresenta resultado de imagem, características que o tornam uma ferramenta especialmente interessante para:

• Estruturas (ou regiões delas) nas quais a documentação de projeto é deficiente ou inexistente (tipicamente antigas);
• Estruturas nas quais se torna necessária a conferência da condição ‘As-built’ de armaduras em relação ao projeto;
• Auxiliar a realização de outros ensaios nos quais a configuração das armaduras é relevante.

O vídeo 1, apresentado logo abaixo, ilustra a portabilidade e rapidez na execução.

GPR em Concreto

O GPR para concreto é um método de ensaio não destrutivo relativamente novo na engenharia civil que permite identificar, visualizar e mapear objetos no interior do concreto. É uma técnica que tem demostrado grandes avanços na última década, especialmente na localização de barras de aço e estimativa da camada de cobrimento do concreto armado.

O princípio de funcionamento do GPR se baseia na emissão de uma onda eletromagnética em direção à superfície do material por um radar com frequência central fixa usando uma ou mais antenas. O sinal então retorna ao aparelho e apresenta características determinadas em função das propriedades do material.

A Figura 1 esquematiza o ensaio e a saída correspondente do sinal. De forma geral, o receptor primeiro registra uma onda direta que se propaga pelo ar do transmissor para o receptor na superfície do material. Em seguida, a onda eletromagnética, que passa pelo concreto até atingir o material com propriedades dielétricas diferentes (armadura), é refletida e o receptor registra a onda realizando tratamento de imagem do sinal.

Em relação aos padrões normativos, mais especificamente em concreto, a norma ASTM D6087-08 abrange em detalhes uma série de procedimentos GPR para a avaliação das condições dos tabuleiros de pontes revestidos em concreto asfáltico. A ASTM D4748-15 prescreve a determinação da espessura de camadas do pavimento e a ASTM D6432-11 a investigação da subsuperfície.

Vantagens

• Confiabilidade dos resultados;
• Rapidez na coleta de dados se comparado aos ensaios destrutivos de extração ou perfuração;
• Agilidade nos resultados com imagem de alta resolução;
• Adequação para levantamentos externos;
• Informações úteis sobre os principais elementos estruturais.

Limitações

• Complexidade na interpretação dos resultados;
• Alcance limitado de profundidade na superfície.

A Figura 2 apresenta diferentes modos de visualização dos resultados realizados pela Kot Engenharia em uma mesma região de estrutura em concreto armado.

Exemplo de aplicação

O GPR foi utilizado para avaliar a condição de uma base de concreto armado pertencente a um transportador de correia. O objetivo foi verificar e confirmar a condição da estrutura em relação ao projeto inicial por meio da utilização de ensaios não destrutivos.

O ensaio de pacometria permitiu localizar as armaduras e também estimar o diâmetro das barras e da camada de cobrimento do concreto. Por outro lado, o número de resultados (leituras) foi dificultado devido limitações do equipamento e das condições adversas de geometria encontradas na estrutura ensaiada. Desta forma, o GPR foi utilizado como ensaio complementar no processo de conferência das armaduras.

O equipamento utilizado para o ensaio foi Proceq GP8000 com tecnologia de onda contínua de frequência escalonada, gama de frequência modulada de 200 – 4000 MHz e com profundidade de penetração em até 80 cm.

Os resultados obtidos pelo GPR (Figura 3) apontaram conformidade com o projeto ao identificar as armaduras de primeira e segunda camada nas faces onde foram empregadas o ensaio.

Conclusão

O método de ensaio não destrutivo GPR permite a inspeção e avaliação de forma eficiente. Além de possuir outras aplicações na engenharia civil, demonstra resultados satisfatórios na localização de armaduras e estimativa de sua camada de cobrimento

Sua capacidade de fornecer resultados de imagem rápidos sobre os principais elementos estruturais em curto espaço de tempo, demonstra a versatilidade deste END.

Por fim, ressalta-se que, por ser um método relativamente novo e com grandes avanços, o GPR, aliado à capacidade de interpretação de seus resultados, é uma ferramenta muito valiosa para a avaliação da condição de estruturas de concreto armado. Esse ensaio contribui para o desenvolvimento sustentável de sistemas de gestão de integridade estrutural, de manutenção e controle da qualidade em construções.

A Kot Engenharia conta com um time de profissionais qualificados em integridade estrutural, para desenvolver as melhores soluções de engenharia. Para saber mais, clique aqui e entre em contato com nossa equipe!

Siga também nossas páginas no LinkedIn, Facebook e Instagram para continuar acompanhando nossos conteúdos.