Introdução

O acelerado desenvolvimento industrial e o crescimento populacional global no último século resultaram em um aumento significativo no consumo de recursos, incluindo o cimento (Oh et al., 2021). Este material é amplamente utilizado na construção de diversas infraestruturas, como edifícios, pontes, estradas e silos (Liu; Yeoh; Chua, 2020).

No processo de fabricação de cimento, a mistura de calcário, argila e outros componentes deve ser armazenada antes da distribuição no mercado, e o equipamento mais utilizado para essa etapa é o silo (Sahoo et al., 2022; SNIC, 2023). É importante distinguir entre silos metálicos e silos de concreto armado. Os silos de concreto armado, geralmente espessos e projetados sob condições simples, suportam pressões semelhantes às de reservatórios rígidos. O concreto apresenta baixa resistência à tração, e essas forças são absorvidas pelas armaduras, podendo resultar em fissuras (Calil Junior; Cheung, 2007).

Além disso, as estruturas de armazenamento podem automatizar os processos de carga e descarga, permitindo o uso de matéria-prima a granel, o que economiza sacaria e mão de obra, resultando em redução de custos e maior eficiência (Oliveira, 2019). Assim como outras estruturas, os silos e reservatórios, especialmente os de concreto armado, envelhecem e sofrem alterações ao longo do tempo, necessitando de avaliações periódicas para determinar a necessidade de reabilitação e a escolha adequada da técnica a ser adotada (Lazzari et al., 2014).

As fissuras são manifestações patológicas comuns nas estruturas de concreto, resultando de fatores intrínsecos, como retração plástica, deficiência de projeto e execução, e retração térmica (Rocha; Póvoas, 2019). As falhas em silos podem ser causadas por erros no projeto, construção e manutenção, além de fatores como temperatura, pressão do material armazenado e umidade, que comprometem a capacidade de carga das paredes (Maj, 2017; Khalil; Ruggieri; Uva, 2022; Bilčík et al., 2021). Fissuras podem ainda causar corrosão das armaduras, diminuição da rigidez e aumento da carbonatação do concreto.

A medição de fissuras em estruturas de concreto é um desafio significativo na engenharia civil. Apesar do desenvolvimento de novos métodos, questões como eficiência, custos operacionais, tempo e precisão ainda representam obstáculos. Tecnologias emergentes, como veículos aéreos não tripulados (VANTs), têm mostrado potencial para mitigar esses desafios. Estudos recentes destacam a eficácia dos VANTs na inspeção de fissuras, bem como a utilização de tecnologias como aprendizado de máquina, varredura a laser e processamento digital de imagens para aumentar a precisão e eficiência (Ding et al., 2023; Woo et al., 2023; Ko; Prieto; De Soto, 2023; Li; Huang; Wang, 2023; Howiacki et al., 2023; Fawzy; Kandeel; Farhan, 2023; Sztubecki et al., 2022; Chaiyasarn et al., 2022; Barkavi; Chidambarathanu, 2019).

A resolução das manifestações patológicas deve seguir um procedimento que envolve etapas como inspeção, anamnese, exames, diagnóstico, prognóstico e terapia. A inspeção, realizada para verificar as condições de desempenho e determinar medidas preventivas e corretivas, influencia todas as demais etapas da resolução. No caso dos silos de concreto, o desafio da inspeção é maior devido à complexidade das construções, como altura, tamanho, dificuldades de acesso e condições de exposição (Ballesteros; Lordsleem Junior, 2021).

Os VANTs, ou Sistemas de Aeronaves Remotamente Pilotadas (RPAS), oferecem conjuntos de dados de alta resolução em áreas locais e em larga escala (Woodget et al., 2017; Koutalakis; Tzorki; Zaimes, 2019). Na última década, o desenvolvimento de VANTs de baixo custo e sensores ópticos menores revolucionou a fotogrametria (Farina et al., 2017; Rossi et al., 2017). Esses veículos têm se tornado populares para inspeção e documentação de infraestruturas, destacando-se pela redução do tempo de execução e melhoria na identificação de riscos (Rocha; Póvoas, 2019; Ballesteros; Lordsleem Junior, 2021; Lima; Costa, 2023).

visão computacional auxilia na resolução de problemas complexos ao analisar informações em imagens (Pedrini; Schwartz, 2008). A integração dos VANTs com algoritmos de visão computacional permite o processamento automático de imagens, facilitando a detecção de fissuras e a avaliação do estado das infraestruturas de forma eficiente.

Diante dos desafios na medição de fissuras em estruturas de concreto, esta pesquisa propõe um método original para a detecção e quantificação de fissuras, além de estimar o consumo de resina epóxi para colmatação em silos de concreto armado. A coleta de dados será realizada com VANTs e fotogrametria digital, utilizando a distribuição T-Student para determinar intervalos de confiança e avaliar a significância estatística. O estudo visa explorar a eficácia dessas tecnologias e propor um método que facilite a inspeção e manutenção das estruturas, garantindo redução de custos e tempo.

Referencial teórico

Silos e manifestações patológicas

Os silos são essenciais para o armazenamento de materiais granulares, como grãos e cimento, devido à sua estrutura vertical que otimiza o espaço (Paula, 2020). Construídos em madeira, aço ou concreto armado, podem ter formatos prismáticos ou circulares, com fundações adaptadas às cargas que suportam. A configuração do fundo do silo, plano ou em tremonha, influencia o fluxo do material, sendo que o fundo em tremonha facilita o escoamento por gravidade, enquanto o fundo plano requer equipamentos mecânicos para descarregamento (Freitas, 2001; Han et al., 2019).

A eficácia do descarregamento e a distribuição das pressões nas paredes e fundações dependem do tipo de fluxo – massa ou funil. Fluxos de massa oferecem uma descarga homogênea, enquanto fluxos de funil podem gerar variações nas tensões das paredes (Palma, 2005; Wojcik et al., 2017). A integridade estrutural é influenciada por fatores como pressões normais e trações de cisalhamento, além das condições de carga estática e dinâmica enfrentadas durante a operação (Mansour; Silvestri; Sadowski, 2022; Mohammad et al., 2022).

Fissuras e outras manifestações patológicas são comuns em silos de concreto, muitas vezes resultantes de erros de projeto ou execução inadequada. Inspeções regulares e manutenção são cruciais para garantir a durabilidade e segurança dessas estruturas (Medeiros et al., 2020; Novaes; Poznyakov, 2021). Com os avanços tecnológicos, VANTs têm sido empregados na inspeção de silos, permitindo a identificação precisa de fissuras e anomalias, oferecendo uma abordagem econômica para manutenção preventiva e minimizando riscos de segurança (Sivakumar; Tyj, 2021; Liu; Yeoh; Chua, 2020).

A alta qualidade e o caráter multidisciplinar das imagens capturadas pelas câmeras dos VANTs, aliadas à capacidade desses veículos de acessar locais de difícil alcance, têm sido efetivamente aplicadas na detecção de fissuras em diversas edificações. Além disso, os VANTs se destacam pelo baixo consumo de energia, custo reduzido e mínima emissão de poluentes (Li et al., 2022).

Fotogrametria digital

A fotogrametria digital é amplamente utilizada na engenharia civil para criar modelos tridimensionais precisos de estruturas a partir de imagens fotográficas. Valorizada por sua simplicidade, custo-benefício e eficiência, supera métodos tradicionais ao permitir a reconstrução 3D a partir de fotografias bidimensionais capturadas por dispositivos aéreos ou câmeras terrestres (Costa et al., 2022; Nocerino et al., 2020). As etapas incluem alinhamento de imagens, geração de nuvens de pontos, criação de malhas triangulares e aplicação de texturas que replicam a realidade visual (Silva, 2019). O uso de VANTs com fotogrametria permite reconstruir estruturas sem contato, reduzindo custos e riscos associados a inspeções manuais (Ioli; Pinto; Pinto, 2022).

A técnica de Dense Stereo Matching (DSM) é útil na inspeção de infraestruturas, utilizando algoritmos para analisar diferenças entre imagens estereoscópicas e determinar a profundidade dos objetos (Maas; Hampel, 2006). Este método é eficaz na inspeção de silos de concreto, facilitando a identificação de fissuras (Melo et al., 2018). Em resumo, a fotogrametria digital e os VANTs são essenciais para a inspeção e manutenção de silos, oferecendo uma abordagem precisa e econômica que garante a segurança dessas estruturas.

Métodos

Esta pesquisa caracteriza-se como quantitativa, utilizando métodos estatísticos. A coleta de dados baseou-se em imagens obtidas por VANTs, modelagem em elementos finitos e análise estatística para inferir a quantidade total de fissuras em silos de concreto com falhas de projeto estrutural. O objetivo é descritivo, visando mensurar características da população de silos e abordar questões práticas.

O estudo seguiu as seguintes etapas: a primeira etapa foi uma revisão bibliográfica, consultando artigos científicos, livros, dissertações, normas técnicas e documentos sobre silos, VANTs, fotogrametria digital e medição de fissuras. A segunda etapa consistiu em pesquisa exploratória para preparar a pesquisa experimental. Na terceira etapa, foi realizada a pesquisa experimental e apresentados os resultados obtidos. Por fim, a quarta etapa definiu diretrizes para a medição de fissuras em silos de concreto com falhas de projeto estrutural. Essas etapas estão detalhadas no fluxograma da Figura 1.

A pesquisa exploratória foi desenvolvida por meio de uma revisão sistemática de literatura (RSL), seguindo as diretrizes do método Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA). Este método orientou a seleção e análise de artigos científicos recentes e relevantes que delineiam os métodos de medição de fissuras em concreto.

A pesquisa experimental foi realizada com o objetivo de definir e aplicar procedimentos para utilização de VANT para coleta de imagens, processamento digital das imagens, definição de microrregiões de comportamento similares em relação a tensão atuante, medição de fissuras das amostras estatísticas e cálculo do intervalo de confiança para medição total das fissuras encontradas.

Por fim, as informações discutidas neste capítulo contribuem para a formulação das diretrizes para a medição de fissuras em silos de concreto com falhas de projeto estrutural. Essas diretrizes abrangem a padronização de procedimentos para a coleta de dados, garantindo que as imagens capturadas pelos VANTs sejam processadas de forma precisa e consistente. Além disso, estabelecem métodos para a análise estatística dos dados coletados, permitindo a identificação e quantificação das fissuras.

Pesquisa exploratória

Os critérios de seleção incluíram: acessibilidade dos artigos no portal CAPES, idioma (português e inglês), relevância ao tema (engenharia civil, arquitetura e construção), ausência de duplicatas, pertinência do título e resumo. Dados extraídos incluíram autoria, ano de publicação, metodologia, tecnologias utilizadas, elementos de concreto estudados, objetivos dos estudos, uso de VANT, detalhamento do método, vantagens e desvantagens dos métodos, comparação com inspeções tradicionais, resultados e conclusões.

Pesquisa experimental

A pesquisa experimental desenvolveu coleta de imagens com uso de VANTs e processamento digital, definindo microrregiões de comportamento similar em relação à tensão atuante, medição de fissuras e cálculo do intervalo de confiança para o comprimento total de fissuras.

Caracterização da área

O objeto de estudo foi um silo de concreto com 62 m de altura, cuja principal função é o armazenamento de cimento em pó, desempenhando um papel logístico crucial na linha de produção do cimento. A figura 2 demonstra o silo em vistas diferentes: a Figura 2A é mostra o acesso a parte inferior do silo, onde é realizado o carregamento dos caminhões e a Figura 2B uma visão do posicionamento do silo no final da linha de produção do cimento.

O silo de concreto possui uma câmara central com diâmetro de 13,40 m e diâmetro externo de 24,90 m, conforme Figura 3. As câmaras de um silo de concreto são importantes para o armazenamento seguro e controlado de materiais a granel, protegendo-os contra contaminantes e intempéries. Elas facilitam o controle de fluxo, segregação e homogeneização dos materiais, além de distribuir as pressões internas para manter a integridade estrutural. As câmaras também permitem inspeções e manutenções regulares, garantindo a eficiência operacional e a qualidade dos materiais armazenados.

O silo possui uma fundação composta por 180 estacas escavadas com 80 cm de diâmetro. A configuração da fundação não é contínua, pois possui duas aberturas até o nível de 5,80 m, que permitem o acesso ao interior do silo, conforme Figuras 4 e 5.

As paredes externas do silo têm uma espessura de 0,70 m até o nível de 16 m, e a partir daí a espessura é reduzida para 0,30 m até o topo do silo, conforme Figuras 6 e 7.

O silo de concreto, com 6 anos de construção, foi objeto de estudo para recuperação estrutural por apresentar alto grau de fissuração, conforme Figura 8.

Após a análise da estrutura utilizando o método dos elementos finitos, realizou-se o mapeamento das tensões, observando-se uma média de esforço normal de 162 tf/m nas paredes externas do silo, revelando aberturas de fissuras superiores ao limite normativo de 0,3 mm, conforme a NBR 6118 (ABNT, 2014).

O dimensionamento estrutural subsequente, baseado nos esforços identificados e desconsiderando os efeitos de flexão, indicou a necessidade de 37,3 cm²/m de armadura. No entanto, a inspeção da armadura existente revelou a presença de 2 barras de 16mm, espaçadas a cada 20 cm entre eixos, totalizando apenas 20 cm²/m. Esta constatação apontou para uma falha de projeto estrutural, resultando em uma insuficiência no dimensionamento da estrutura.

As análises mostraram que o silo exibia um alto grau de fissuração, que estava em consonância com os resultados da análise estrutural para a determinação das tensões atuantes.

Protocolo de Inspeção com VANT

Desenvolveu-se um protocolo de inspeção utilizando VANTs, adaptado das melhores práticas e estudos empíricos. O protocolo incluiu formulários e checklists para planejamento, execução e pós-execução das inspeções, garantindo a coleta eficiente e segura de dados.

Coleta de Imagens

As imagens foram coletadas em voos verticais, com critérios de sobreposição mínima de 75-80% entre as fotografias, garantindo a qualidade necessária para o processamento em softwares de fotogrametria digital. Utilizou-se o Phantom 4 com câmera digital embarcada de 12 MP, conforme Figura 9.

Para o processamento das imagens, utilizou-se o software Agisoft Metashape Professional versão 1.5.3 build 8469, que facilita a reconstrução digital a partir da condição de que o mesmo objeto ou cena, ou parte destes, seja capturado em pelo menos duas imagens de centros perspectivos distintos, conforme relatado por Zollini et al. (2020) e Duque et al. (2018). A distância do drone até o silo é de 8m.

Análise estrutural

Foram aplicadas sete combinações de ensilamento de cimento para estados limites último e de serviço, considerando carregamentos de pressão, gradientes de temperatura e cargas permanentes, conforme o Quadro 1. O software utilizado foi o SAP 2000 versão 17, software que tem o Método dos Elementos Finitos como base para suas análises. A estrutura do silo foi modelada pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) tipo shell em um modelo tridimensional, demonstrado na Figura 10.

Definição de microrregiões de tensões

Para analisar as fissuras no silo de concreto, a estrutura foi dividida em microrregiões de acordo com a análise estrutural e os esforços atuantes. A análise utilizou de um modelo de elementos finitos, considerando a combinação de carregamento mais desfavorável, que corresponde ao estado limite último, com todas as câmaras do silo cheias. Foram identificadas duas regiões principais: uma de máximo esforço e outra de baixo esforço

Determinação estatística e intervalo de confiança

As análises estatísticas foram realizadas em amostras das microrregiões definidas, calculando a média aritmética, desvio padrão e intervalo de confiança da média. A distribuição t-Student foi usada para uma confiança de 95% devido ao número de amostras ser inferior a 30; para amostras maiores, poderia ser utilizada a distribuição normal.

Primeiro, a média aritmética das amostras foi calculada pela soma dos valores dividida pelo número de observações. Em seguida, o desvio padrão foi calculado para medir a dispersão dos dados, ajustando o denominador para n-1 para corrigir o viés amostral. A fórmula para a média aritmética é a soma dos valores dividida pelo número de observações, conforme Equação 1.

Onde:

$\overline{\mathrm{x}}$ representa a média aritmética das amostras;

n é o número total de observações; e

x_i são os valores individuais das amostras.

O desvio padrão foi calculado para medir a dispersão dos dados em relação à média, usando a Equação 2. Nessa fórmula, n-1 representa os graus de liberdade, ajustando para a correção de Bessel, e s é o desvio padrão amostral.

Onde:

s é o desvio padrão amostral;

x_i são os valores individuais das amostras;

$\overline{\mathrm{x}}$ representa a média das amostras; e

n é o número total de observações.

O intervalo de confiança foi calculado usando a distribuição t-Student, apropriada para amostras pequenas ou quando o desvio padrão da população é desconhecido. Determinou-se os graus de liberdade (n-1) e o valor t_crítico das tabelas da t-Student, e o intervalo foi calculado com a Equação 3.

Onde:

$\overline{\mathrm{x}}$ representa a média aritmética das amostras;

t_crítico é o valor crítico obtido da distribuição t-Student;

s é o desvio padrão amostral;

n é o número total de observações.

Com base nos intervalos de confiança calculados, a Equação 4 foi utilizada para determinar o intervalo de confiança do comprimento total de fissuras em metro linear, considerando CF (comprimento total de fissuras), LI (limite inferior), LS (limite superior) e A (área inspecionada).

Onde:

CF é o comprimento total de fissuras;

LI é o valor crítico obtido da distribuição t-Student, é o limite inferior do intervalo de confiança;

LS é o limite superior do intervalo de confiança; e

A é a área inspecionada.

Para restaurar o silo de concreto, foi escolhida a injeção de resina epóxi nas fissuras para recuperar a integridade da estrutura. A estimativa do material para colmatação das fissuras, com base na resina Sikadur (2022), usou uma camada de 2 mm de espessura e largura de 50 mm. A resina, com densidade de 1,85 kg/l, foi aplicada com uma espátula de 40 mm, e a quantidade de material foi calculada multiplicando a largura pela espessura da área de aplicação, conforme a Equação 5.

O volume de material necessário para colmatação das fissuras foi calculado multiplicando a área de aplicação pelo comprimento total das fissuras, conforme a Equação 6.

O peso total de material foi calculado multiplicando o volume (em litros) pela densidade da resina epóxi, conforme a Equação 7.

Diretrizes para medição de fissuras

As diretrizes desenvolvidas abrangem procedimentos padronizados para coleta de dados, processamento de imagens capturadas por VANTs e análise estatística. Estas diretrizes asseguram precisão, consistência e confiabilidade no processo de medição de fissuras em silos de concreto com falhas de projeto estrutural.

Resultados e discussões

O presente trabalho foi composto em duas etapas, inicialmente, uma pesquisa de caráter exploratório detalhou os métodos de medição de fissuras em concreto e suas principais características. Em seguida, o estudo de caso apresentado focou na medição das fissuras no silo de concreto, utilizando um VANT. Foram descritos os protocolos de atividades, técnicas de captura de imagens e análise por software.

Os resultados apresentados na pesquisa permitiram determinar o intervalo de confiança para as medidas de fissuras e relacionar o volume previsto de resina epóxi, para colmatação, com o volume efetivamente utilizado. A validação foi comprovada por meio da comparação com a reforma de um silo real. Por fim, foram detalhadas as diretrizes para a medição de fissuras em silos de concreto com falhas de projeto.

Discussões dos resultados da revisão sistemática da literatura

Os dados extraídos foram organizados em quadros que descrevem informações quantitativas e qualitativas essenciais sobre os métodos de medição de fissuras e as tecnologias utilizadas, bem como as variáveis observadas.

Os principais resultados da pesquisa são organizados no Quadro 2 a seguir, que resumem as informações relevantes extraídas dos artigos revisados.

A pesquisa mostra que VANTs e tecnologias avançadas, como fotogrametria digital, varredura a laser e algoritmos de deep learning, são eficazes na detecção de fissuras em concreto, superando os métodos tradicionais em precisão, eficiência e segurança. No entanto, dependem da qualidade das imagens e de intervenção humana para corrigir falsos positivos. Assim, a adoção de métodos automatizados e não invasivos na inspeção de estruturas de concreto está em crescimento, oferecendo análises mais detalhadas e eficientes, reduzindo a necessidade de inspeção humana direta e melhorando a segurança e manutenção.

A revisão sistemática permitiu identificar uma diversidade significativa de metodologias aplicadas na medição de fissuras em estruturas de concreto, abrangendo várias tecnologias, aplicações e níveis de precisão. Esta investigação evidenciou uma evolução das práticas convencionais de inspeção visual para técnicas inovadoras e autônomas. Os próximos tópicos são divididos conforme resultados dos métodos utilizados nos artigos da revisão sistemática.

A utilização de VANTs para a captura de imagens de fissuras em concreto tem sido destacada em estudos recentes, como os de Ding et al. (2023), Woo et al. (2023), Ko, Prieto e De Soto (2023) e Li, Huang e Wang (2023). Essa abordagem, que combina VANTs com algoritmos de processamento de imagem e deep learning, possibilita uma quantificação precisa das fissuras, embora fatores como iluminação e qualidade da imagem possam influenciar os resultados.

Além disso, Técnicas de Fotogrametria e Varredura a Laser têm sido empregadas por Fawzy, Kandeel e Farhan (2023), que utilizou fotogrametria em conjunto com varredura a laser para monitorar fissuras, demonstrando uma precisão semelhante aos métodos tradicionais. Da mesma forma, Nyathi, Bai e Wilson (2023) combinaram fotogrametria com feixes de laser para medir a largura de fissuras com alta precisão.

A integração de algoritmos de inteligência artificial e deep learning tem se mostrado eficaz na identificação e quantificação de fissuras, conforme evidenciado em pesquisas de Chaiyasarn et al. (2022), Pitchaiah e Srinavasa Rao (2020), Philip et al. (2023), Ozkaya e Baygin (2023), Li e Zhao (2020), e Dinh et al. (2023). Esses estudos demonstraram alta precisão na detecção de fissuras, mas ressaltaram a necessidade de grande capacidade computacional e processamento detalhado das imagens.

A aplicação de sensores para medição contínua de fissuras também foi explorada por Howiacki et al. (2023), Giri e Kharkovsky (2016) e Sztubecki et al. (2022). Esses métodos se destacam pela precisão e pela capacidade de monitoramento contínuo, embora possam ser limitados pela necessidade de equipamentos específicos e treinamento especializado.

Por fim, a modelagem computacional e o uso de elementos finitos foram aplicados em estudos como os de Dinh et al. (2023), Mohammadi, Wood e Wittich (2019) e Howiacki et al. (2023), que utilizaram essas técnicas para prever a abertura de fissuras. A combinação de dados experimentais com simulações computacionais contribui para a melhoria da precisão das medições, fortalecendo a análise estrutural das edificações.

Resultado da aplicação de VANT no dimensionamento de fissuras

Esta etapa implementou o método proposto para a medição das fissuras no silo de concreto, envolvendo coletar imagens, segmentar o silo com base na análise de tensões por elementos finitos, quantificar fissuras por área segmentada e aplicar a distribuição T-Student para determinar o intervalo de confiança. A investigação inicia com planejar o voo, preencher formulários detalhando as informações do silo e definir o plano de voo e captura de imagens, conforme o Quadro 3.

O planejamento considerou uma distância de 8 metros das fachadas do silo, recobrimento fotográfico de 75% entre cada fotografia e câmera em visada ortogonal, resultando em fotografias de alta resolução de 7,30 × 12,97 metros.

A operação foi realizada no modo VLOS (Visual Line of Sight), com tempo estimado de 35 minutos e utilização de duas baterias. A coleta de imagens foi planejada para garantir a cobertura completa das superfícies analisadas, conforme Figura 11.

A implementação do protocolo de atividades durante as etapas de pré-execução e execução, combinada com a técnica de captura de imagens, resultou na aquisição de um número de imagens do silo. Essas imagens forneceram um recurso visual, oferecendo cobertura adequada para a análise das regiões fissuradas, conforme demonstrado na Figura 12. O cobrimento foi suficiente para documentar todas as áreas segmentadas do silo, confirmando a eficácia do protocolo e da técnica de captura empregados.

Os gráficos das pressões normal e tangencial nas paredes são apresentados nas Figuras 13 e 14. A reta de Coulomb das pressões normais é utilizada para determinar as pressões exercidas pelo material armazenado, avaliar a estabilidade da estrutura e planejar os reforços necessários. Adicionalmente, foram inseridas cargas de gradientes de temperatura nas paredes. Analisaram-se os esforços normais horizontais gerados pela pressão do material estocado, os momentos fletores associados, e os esforços normais verticais resultantes do peso próprio da estrutura e do material armazenado e a Figura 15 demonstra a análise.

Além da pressão nas paredes devido ao peso do cimento, foram consideradas cargas de gradientes de temperatura entre câmaras cheias e vazias, e entre câmaras cheias e o exterior do silo. Analisaram-se os esforços normais horizontais e os momentos fletores causados pela pressão do material, bem como os esforços normais verticais resultantes do peso da estrutura e do material armazenado, transmitidos à base do silo pelo atrito com as paredes, e os momentos no plano vertical relacionados a esses esforços.

O gráfico na Figura 15 mostra uma tendência semelhante ao carregamento normal às paredes. As referências destacam a segmentação em áreas de baixo esforço, nas regiões superiores do silo, e áreas de máximo esforço, próximas à descarga do material armazenado.

Após a análise estrutural, verificou-se que a armadura existente era insuficiente, confirmando uma falha de projeto. As análises mostraram um alto grau de fissuração, alinhado com os resultados estruturais. Para mitigar os riscos, reduziu-se a carga no silo até a conclusão dos trabalhos de recuperação. O silo foi segmentado entre áreas de máximo e baixo esforço. A densidade de fissuras foi determinada pelo seu comprimento e áreas de microrregiões, permitindo inferências estatísticas e a estimativa do comprimento total de fissuração do silo de concreto armado, conforme Figura 16.

Resultados dos intervalos estatísticos

Como visto em Chalmer (2020), a análise estatística é essencial para inferir propriedades da população a partir da qual a amostra foi retirada. Neste contexto, foram analisadas duas amostras de dados correspondentes às regiões de máximo e baixo esforço. Os comprimentos obtidos após medição das fissuras foram, respectivamente, 287,57 cm; 287,57 cm; 320,70 cm; 323,34 cm; 335,61 cm; e 313,41 cm para a região de máximo esforço, e 146,06 cm; 215,75 cm; 208,43 cm; 154,10 cm; 193,91 cm; 194,80 cm; 223,46 cm; e 171,20 cm para a região de baixo esforço.

Foi submetida uma análise estatística, incluindo o cálculo da média aritmética, desvio padrão, e o intervalo de confiança da média usando a distribuição t-Student. Aplicando a distribuição t-Student, definiu-se um intervalo de densidade de fissuras total do silo, calculando intervalos de confiança com grau de confiabilidade de 95% para cada microrregião e, em seguida, para o comprimento total das fissuras. A média aritmética e o desvio padrão foram calculados, resultando em intervalos de confiança de [293,95 cm; 338,30 cm] para a região de máximo esforço e [164,57 cm; 212,35 cm] para a região de baixo esforço. Estes dados indicam que, se a amostragem fosse repetida, a média da população estaria dentro destes intervalos em 95% das vezes. As Figuras 17 e 18 exibem os gráficos das distribuições t-Student ajustadas conforme os dados, com as médias e os intervalos de confiança ilustrados.

A área do silo inspecionada é de 3.349 m², segmentada em 2.056,82 m² de região de máximo esforço e 1.292,69 m² de região de baixo esforço. O comprimento total de fissuras foi estimado entre 8.173,53 m e 9.703,25 m.

Após o término da restauração estrutural do silo, foi contabilizado um total de 9.121 m de fissuras, valor que está dentro do intervalo de confiança calculado e apresenta uma diferença de aproximadamente 2% do valor médio do intervalo de confiança. A comparação entre o comprimento total de fissuras estimado e o real evidenciou a precisão do método de estimativa adotado.

A resina epóxi foi utilizada para restaurar a integridade do silo de concreto, injetando-a em todas as fissuras identificadas. Baseada nas especificações da Sikadur (2022), recomendou-se uma camada de 2 mm de espessura para assegurar uma boa aderência. A aplicação foi realizada com 50 mm de largura e uma espátula de 40 mm. Com densidade de 1,85 kg/l, o consumo total de resina foi projetado entre 1.209,69 e 1.436,08 kg, com uma média estimada de 1.322,88 kg.

Conclusões

Os resultados desta pesquisa corroboram com o referencial teórico ao demonstrar a eficiência do uso de VANTs na inspeção de silos de concreto. A versatilidade dos VANTs na locomoção vertical e horizontal, aliada à sua capacidade de alcançar regiões elevadas, um mapeamento fotográfico completo e eficaz das estruturas. Este mapeamento atendeu às exigências dos softwares de reconstrução e geração de ortomosaicos, tornando os VANTs uma alternativa conveniente para inspeções, proporcionando imagens de alta qualidade e agilizando o processo.

A pesquisa exploratória revelou o grande potencial dos VANTs para atividades de inspeção, destacando suas vantagens em áreas de difícil acesso. Esta tecnologia oferece maior segurança e rapidez, exigindo menos recursos em comparação aos métodos tradicionais. Contudo, a adoção de um protocolo estruturado é importante para padronizar a captura de imagens e melhorar a qualidade dos recursos visuais, garantindo uma análise técnica mais precisa.

A viabilidade técnica do uso de VANTs foi confirmada pela pesquisa experimental, onde fissuras foram identificadas a partir das fotografias coletadas. O VANT utilizado mostrou uma interface de fácil uso, boa integração de software e hardware, e autonomia de bateria adequada. No entanto, o desempenho é sensível a mudanças meteorológicas, como ventos fortes e chuva. A experiência do piloto e o treinamento no uso da tecnologia também são fatores determinantes na coleta de imagens.

A aplicação de diretrizes específicas para inspeções, incluindo formulários e checklists, estruturou e padronizou a coleta de dados, abrangendo todas as etapas desde o planejamento até a análise das imagens. Fotografias digitais aéreas se mostraram o recurso mais eficaz para a detecção de fissuras, apresentando a melhor relação custo-benefício. Ortomosaicos complementam essas fotografias ao permitir a elaboração de mapas de danos, enquanto modelos 3D, apesar do custo computacional elevado, são úteis para a reconstrução espacial da geometria dos silos.

A modelagem computacional com elementos finitos desempenhou um papel importante na análise estrutural, identificando padrões de fissuração e direcionando a inspeção visual realizada pelos VANTs. Esta abordagem foi complementada pelo método estatístico de distribuição T-Student, que permitiu a análise dos dados coletados e a estimativa da extensão total das fissuras.

A integração de modelagem computacional e análise estatística aumentou a precisão das medições e proporcionou uma visão detalhada da integridade estrutural dos silos, estabelecendo um padrão inovador para a inspeção e manutenção de grandes estruturas de concreto.

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