Monitorização do Estado de Conservação de Estruturas de Betão por Processamento de Imagem e Análise Multi-Espectral

Palavras-chave: Estruturas de betão -- avaliação,Degradação do betão -- monitorização,Método de monitorização,Processamento de imagens

O betão é, a partir da segunda metade no século XX, o material de construção mais utilizado à escala do planeta. A degradação das estruturas de betão tem diversas causas. O programa de manutenção de determinadas infra-estruturas em betão inclui a realização de inspecções visuais periódicas para detecção de anomalias e, quando se justifica, a realização de ensaios não destrutivos para apoio ao diagnóstico e definição da intervenção mais adequada. Esta metodologia apresenta como principais inconvenientes a obtenção de uma avaliação por amostragem (e não global) do estado de conservação da estrutura, e a necessidade de realização de ensaios, calibrados de forma empírica, trabalhosos, demorados e sujeitos a erro humano. No âmbito desta tese, foi desenvolvido um método inovador tendo como principais objectivos monitorizar o comportamento de elementos estruturais de betão submetidos a carregamento, e detectar e caracterizar anomalias superficiais em estruturas de betão à vista. No primeiro caso, considerou-se relevante registar a evolução dos seguintes parâmetros: campo de deslocamentos, campo de deformações e padrão de fissuração. Na segunda situação, definiu-se como meta conseguir identificar e mapear automaticamente algumas anomalias visíveis a olho nu, como fissuras, manchas de humidade, sujidade, colonização biológica ou materiais de reparação. O método desenvolvido foi designado „Monitorização Automática do Estado de Conservação do Betão‟ – ACHM (Automatic Concrete Health Monitoring). Inclui a utilização de fotogrametria, processamento digital de imagem e análise multi-espectral de imagem, considerando o espectro visível e o infravermelho próximo, para avaliar a patologia do betão. O método incorpora vários módulos, a seguir indicados, os quais podem ser utilizados isoladamente ou em conjunto: (1) ‘Photo-Displacements’, permite determinar o campo de deslocamentos de estruturas sujeitas a carregamento; (2) ‘MCrack’ – Image Processing of Concrete Surfaces, possibilita a detecção, caracterização e análise de fissuras em superfícies de betão; (3) ‘Visual-DSC’ – Visualisation of Displacements, Strains and Cracks, permite a determinação de campos de deslocamentos e de deformações, assim como a medição da abertura de fissuras; (4) ‘SurfMap-DSC’ – Mapping Displacements, Strains and Cracks in Concrete Surfaces, integra os dois últimos módulos, agrupando as potencialidades de ambos; (5) ‘SurfCrete’ – Multi-Spectral Image Analysis of Concrete Surfaces, permite detectar, analisar e medir áreas com colonização biológica, fissuras e materiais de reparação em superfícies de betão; e (6) ‘Aesthetic-CCS’ – Aesthetic Characterization of Concrete Surfaces, visa apoiar a definição do tipo mais adequado de reparação localizada (patch repair) do ponto de vista estético (i.e., em termos de cor e de textura). O ACHM demonstrou ser capaz de caracterizar, de forma automática e contínua (monitorização), a patologia do betão. Assim, o ACHM é uma ferramenta importante: (1) no apoio à componente laboratorial de trabalhos de investigação científica na área do betão estrutural; (2) na inspecção e diagnóstico de estruturas de betão; e (3) na definição de técnicas de restauro de „Património em Betão‟.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias