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Tese apresentada à Divisão de Pós-Graduação do Instituto Tecnológico de Aeronáutica como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Ciências do Programa de Estudos de Mestrado no Curso de Engenharia de Infra-Estrutura Aeronáutica, Área Infra-Estrutura Aeroportuária.
Julia Wippich Lencioni
Proposta de Manual Para Inspeção de Pontes e Viadutos em Concreto Armado – Discussão sobre a Influência dos Fatores
Ambientais na Degradação de Obras-de-Arte Especiais
Tese aprovada em sua versão final pelos abaixo assinados
................................ Homero Santiago Maciel
Pró-Reitor de Pós-Graduação e Pesquisa
Campo Montenegro São José dos Campos, SP – Brasil
2005
Livros Grátis
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Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP) Divisão Biblioteca Central do ITA/CTA
Lencioni, Julia Wippich Proposta de Manual Para Inspeção de Pontes e Viadutos em Concreto Armado – Discussão Sobre a
Influência dos Fatores Ambientais na Degradação de Obras-de-Arte Especiais / Julia Wippich Lencioni. São José dos Campos, 2005. 187f. Tese de Mestrado – Curso de Engenharia de Infra-Estrutura Aeronáutica. Área de Infra-Estrutura Aeroportuária – Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2005. Orientadora: Maryangela Geimba de Lima.
1. Pontes e viadutos. 2. Inspeção. 3. Durabilidade. I. Centro Técnico Aeroespacial. Instituto Tecnológico de Aeronáutica. Divisão de Engenharia de Infra-Estrutura Aeronáutica. II.Título
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA LENCIONI, Julia Wippich. Proposta de Manual Para Inspeção de Pontes e Viadutos em Concreto Armado – Discussão Sobre a Influência dos Fatores Ambientais na Degradação de Obras-de-Arte Especiais. 2005. 187f. Tese de Mestrado em Engenharia de Infra-Estrutura Aeroportuária – Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos. CESSÃO DE DIREITOS NOME DO AUTOR : Julia Wippich Lencioni TÍTULO DO TRABALHO: Proposta de Manual Para Inspeção de Pontes e Viadutos em Concreto Armado – Discussão Sobre a Influência dos Fatores Ambientais na Degradação de Obras-de-Arte Especiais. TIPO DO TRABALHO/ANO: Tese / 2005 É concedida ao Instituto Tecnológico de Aeronáutica permissão para reproduzir cópias desta tese e para emprestar ou vender cópias somente para propósitos acadêmicos e científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta tese pode ser reproduzida sem a autorização do autor. ___________________________ Julia Wippich Lencioni Avenida Francisca de Almeida Santos, 163 – Vila Santos 12.280-010 – Caçapava - SP
Proposta de Manual Para Inspeção de Pontes e Viadutos em Concreto Armado – Discussão Sobre a Influência dos Fatores
Ambientais na Degradação de Obras-de-Arte Especiais
Julia Wippich Lencioni
Composição da Banca Examinadora: Prof. Régis Martins Rodrigues Presidente ITA Profa. Maryangela Geimba de Lima Orientadora ITA Prof. José Bento Ferreira FEG/UNESP Prof. Luiz Carlos Pinto da Silva Filho UFRGS
ITA
DEDICATÓRIA
À Leandro e Irene,
Erika e Anderson,
e Waltencir.
AGRADECIMENTOS
Agradeço à minha orientadora, Profª Drª Maryangela Geimba de Lima por, além de ser
orientadora, ser amiga e companheira.
Agradeço ao Profº Drº José Bento Ferreira, por quem, após ter sido meu orientador na
Graduação, tomei a liberdade de considerar meu amigo. Meus agradecimentos pela
receptividade e pela atenção que me foi dada também durante meu Mestrado.
Agradeço aos professores e funcionários do ITA, que direta ou indiretamente participaram da
minha vida ao longo do curso de Mestrado.
Agradeço aos amigos que reencontrei ou que fiz dentro do ITA, em especial aos amigos
Michele Marson e Fabiano Morelli.
Agradeço àqueles que gentilmente cederam muitas das fotos utilizadas neste trabalho.
Agradeço aos meus pais, Leandro e Irene, pelo constante auxílio, apoio e, principalmente,
compreensão pelo caminho que optei trilhar em minha vida.
Agradeço à minha irmã Érika e ao meu cunhado Anderson pelo apoio e preocupação.
Agradeço ao meu noivo, Waltencir, pelo companheirismo, compreensão, incentivo e pela
inegável paciência.
RESUMO
O sistema viário brasileiro apresenta um grande número de obras-de-arte especiais (OAEs)
em concreto – pontes, viadutos, túneis, passarelas, etc – com problemas de degradação, cujas
causas encontram-se tanto na falta de recursos financeiros para a realização de inspeções e
manutenções periódicas, quanto nas condições ambientais no entorno dessas estruturas.
A presente Tese traz uma discussão sobre a importância do conhecimento e da consideração
das condições ambientais brasileiras e dos fatores ambientais ao se estudar a degradação das
obras-de-arte especiais em concreto. Uma proposta de uma metodologia para inspeção das
pontes e viadutos brasileiros em concreto armado, considerando a influência do entorno da
obra e dos fatores ambientais na degradação dessas estruturas e no surgimento e
desenvolvimento de suas manifestações patológicas, é apresentada. Essa proposta de
metodologia, expressa sob a forma de uma planilha de inspeção, considera os aspectos
estruturais, patológicos e ambientais relacionados com as OAEs, visando contribuir com a
conservação das pontes e viadutos brasileiros e com a redução dos custos dos serviços de
recuperação ou reconstrução dessas estruturas.
ABSTRACT
The Brazilian highways present a great number of special engineering structures in concrete -
bridges, viaducts, tunnels, pedestrian overpasses etc - with degradation problems, whose
causes are the lack of financial resources for the accomplishment of inspections and periodic
maintenances, as well as in the environmental conditions around those structures.
This Thesis brings a discussion about the importance of the knowledge and consideration of
the Brazilian environmental conditions and of the environmental parameters to study the
special concrete engineering structures degradation. It is presented a proposal for a
methodology for inspection of Brazilian reinforced concrete bridges and viaducts, considering
the influence of the characteristics of the environment around the structure and of the
environmental parameters in the degradation of those structures and in the appearance and
development of their pathologies. That methodology, shown in the form of an inspection
table, considers the structural, pathological and environmental aspects related with the special
concrete engineering structures, seeking to contribute with the conservation of the Brazilian
bridges and viaducts and with the reduction of the repair or reconstruction costs of those
structures.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE TABELAS
1 INTRODUÇÃO................................................................................................................20
1.1 OBJETIVOS .......................................................................................................................26
1.1.1 OBJETIVO GERAL...................................................................................................................... 26
1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................................ 26
2 CONCEITOS GERAIS E DEFINIÇÕES PARA PONTES E VIADUTOS .................28
2.1 OBRAS DE ARTE CORRENTES E ESPECIAIS ..........................................................28
2.2 PONTES E VIADUTOS.....................................................................................................29
2.3 FUNÇÕES DAS PONTES E VIADUTOS........................................................................29
2.4 CLASSIFICAÇÃO DAS PONTES E VIADUTOS..........................................................30
2.5 PARTES DE UMA PONTE/VIADUTO...........................................................................34
2.5.1 SUPERESTRUTURA ................................................................................................................... 34
2.5.2 MESOESTRUTURA..................................................................................................................... 50
2.5.3 INFRA-ESTRUTURA .................................................................................................................. 52
2.5.4 ENCONTROS ............................................................................................................................... 54
2.6 CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DAS PONTES...............................................56
2.7 PRINCIPAIS TIPOLOGIAS DE PONTES E VIADUTOS EM CONCRETO
ARMADO.........................................................................................................................................58
2.7.1 PONTES EM VIGAS CONTÍNUAS............................................................................................ 58
2.7.2 PONTES EM QUADRO OU PÓRTICOS .................................................................................... 60
2.7.3 PONTES EM ARCO OU ABÓBADA.......................................................................................... 62
2.8 DEMAIS CONCEITOS E DEFINIÇÕES RELACIONADOS ÀS PONTES E
VIADUTOS ......................................................................................................................................64
3 CONSIDERAÇÕES SOBRE A INFLUÊNCIA DOS FATORES AMBIENTAIS NA
DEGRADAÇÃO DAS OAEs ...................................................................................................66
3.1 CONSIDERAÇÕES SOBRE OS ASPECTOS CLIMÁTICOS BRASILEIROS .........67
3.2 INFLUÊNCIA DOS FATORES AMBIENTAIS NA DEGRADAÇÃO DAS
ESTRUTURAS DE CONCRETO..................................................................................................70
3.2.1 TEMPERATURA E VARIAÇÃO TÉRMICA ............................................................................. 71
3.2.2 VENTO ......................................................................................................................................... 73
3.2.3 CHUVA E UMIDADE RELATIVA............................................................................................. 73
3.2.4 CHUVA ÁCIDA ........................................................................................................................... 74
3.2.5 POLUENTES ................................................................................................................................ 75
3.2.6 INSOLAÇÃO................................................................................................................................ 75
3.3 INFUÊNCIA DOS DIFERENTES AMBIENTES NA DURABILIDADE DAS
PONTES E VIADUTOS EM CONCRETO ..................................................................................76
3.3.1 AMBIENTE URBANO................................................................................................................. 76
3.3.2 AMBIENTE INDUSTRIAL.......................................................................................................... 77
3.3.3 AMBIENTE MARINHO .............................................................................................................. 78
4 PRINCIPAIS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS OBSERVADAS EM PONTES E
VIADUTOS EM CONCRETO ARMADO..............................................................................79
4.1 CAUSAS DA ORIGEM DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS ..........................79
4.2 PRINCIPAIS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS.....................................................81
4.2.1 FISSURAÇÃO .............................................................................................................................. 82
4.2.2 CORROSÃO DE ARMADURAS............................................................................................... 100
4.2.3 MANCHAS SUPERFICIAIS...................................................................................................... 113
5 PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA INSPEÇÃO DE PONTES E VIADUTOS
EM CONCRETO ARMADO.................................................................................................118
5.1 TIPOS DE INSPEÇÃO REALIZADOS EM OAEs E SUAS PRINCIPAIS
CARACTERÍSTICAS...................................................................................................................118
5.1.1 INSPEÇÃO CADASTRAL......................................................................................................... 119
5.1.2 INSPEÇÃO ROTINEIRA ........................................................................................................... 120
5.1.3 INSPEÇÃO EXTRAORDINÁRIA ............................................................................................. 121
5.1.4 INSPEÇÃO ESPECIAL .............................................................................................................. 122
5.1.5 INSPEÇÃO INTERMEDIÁRIA ................................................................................................. 122
5.2 ALGUMAS CONSIDERAÇÕES SOBRE OS MANUAIS E NORMAS EXISTENTES
PARA INSPEÇÃO DE OAEs.......................................................................................................123
5.3 PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA INSPEÇÃO ROTINEIRA DE PONTES E
VIADUTOS EM CONCRETO ARMADO .................................................................................129
5.3.1 PLANILHA DE INSPEÇÃO ROTINEIRA DE PONTES E VIADUTOS EM CONCRETO
ARMADO.................................................................................................................................................. 130
5.3.2 INSTRUÇÕES PARA PREENCHIMENTO DA PLANILHA DE INSPEÇÃO ........................ 136
5.3.3 APLICAÇÃO DA METODOLOGIA PROPOSTA A CASOS REAIS...................................... 165
5.4 CONSIDERAÇÕES SOBRE AS INSPEÇÕES CADASTRAIS DE PONTES E
VIADUTOS EM CONCRETO ARMADO .................................................................................167
5.4.1 OBRA.......................................................................................................................................... 167
5.4.2 PISTA.......................................................................................................................................... 169
5.4.3 GEOMETRIA.............................................................................................................................. 170
5.4.4 ESQUEMAS................................................................................................................................ 170
5.4.5 MATERIAIS UTILIZADOS....................................................................................................... 171
5.4.6 RESISTÊNCIA (CONTROLE DE QUALIDADE) .................................................................... 172
5.4.7 COMPRIMENTO E ALTURA DE ENCONTROS E ACESSOS .............................................. 172
5.4.8 PILARES..................................................................................................................................... 172
5.4.9 VIGAMENTO............................................................................................................................. 173
5.4.10 APARELHOS DE APOIO ..................................................................................................... 173
5.4.11 FUNDAÇÃO .......................................................................................................................... 173
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................174
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .........................................................................182
LISTA DE FIGURAS
Figura 1– Elementos constituintes de uma ponte (PFEIL, 1983, p. 9 )................................................................. 29
Figura 2 – Viaduto rodoviário. (Foto: autoria e data desconhecidas). ................................................................ 31
Figura 3 – Ponte ferroviária. (Disponível em: <http://www.hidroservice.com.br/images/07010.gif> , acesso em
01 nov. 2005)......................................................................................................................................................... 31
Figura 4 – Ponte de madeira. (Disponível em: <http://www.joneg.com.br/674pont3.jpg> , acesso em.............. 32
Figura 5 – Ponte de pedra. (Disponível em: <http://www.imagensviagens.com/poa08b.jpg >, acesso em......... 33
Figura 6 – Ponte Metálica Juscelino Kubitschek, em Brasília. (Foto: Humberto Napoli Bellei, s.d.) ................. 33
Figura 7 – Ponte estaiada. (Disponível em: <http://www.novomilenio.inf.br/real/rpimagem/ed132z02.jpg> ,
acesso em 01 nov. 2005)........................................................................................................................................ 34
Figura 8 – Vigamento (indicação longarinas e transversinas) do tabuleiro de uma OAE. (Foto: Julia Wippich
Lencioni, 2005)...................................................................................................................................................... 36
Figura 9 - Tipos de barreira utilizados em pontes rodoviárias. a) barreira metálica de chapa dobrada presa a
pilares flexíveis; b) barreira metálica de perfil fechado, apoiada em pilares flexíveis; c) barreira lateral de
concreto armado; d) barreira de concreto armado para separação entre duas pistas (PFEIL, 1983, p. 27). ..... 37
Figura 10 – Alguns elementos utilitários: barreiras de proteção, pista de rolamento de veículos, passeios para
pedestres, guarda-corpo. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005). ......................................................................... 38
Figura 11 - Cortina extrema, abas laterais e placa ou laje de transição entre o terrapleno e o tabuleiro da ponte
(exemplificado para o caso de viga em balanço). a) placa de transição rebaixada, com camada de brita
compactada, servindo de base para o pavimento asfáltico; b) placa de transição ao nível da laje do tabuleiro,
recebendo diretamente a capa asfáltica. 1- laje do tabuleiro; 2 – pavimentação em concreto asfáltico; 3 –
cortina extrema da ponte; 4 – laje de transição; 5 – dente para apoio da laje de transição na cortina; 6 – aba
lateral de cortina, para contenção do aterro; 7 – terrapleno compactado; 8 – viga horizontal de reforço da
cortina extrema (PFEIL, 1983, p. 31). .................................................................................................................. 39
Figura 12 – Exemplo de um dispositivo de drenagem do tabuleiro de pontes e viadutos. (Adaptado de Almeida e
Souza, 1997). ......................................................................................................................................................... 40
Figura 13 – a) Viaduto executado em viga celular, onde observa-se a existência da janela de acesso ao interior
da estrutura (janela de inspeção); b) detalhe da janela de inspeção da foto a. (Fotos: Julia Wippich Lencioni,
2005)...................................................................................................................................................................... 41
Figura 14 - Alguns tipos de vigas principais em pontes de concreto (adaptado de Pfeil, 1983, p. 78): a)
tabuleiro com duas vigas T e laje estrutural; b) tabuleiro com várias vigas T e laje, formando uma grelha que é
uma estrutura plana constituída de vigas longitudinais (1) e transversais (3); c) tabuleiro com viga celular. 1 –
viga principal; 2 – laje do tabuleiro; 3 – transversinas; 4 – laje inferior; 5 – camada de regularização; 6 –
guarda-corpo; 7 – janela na transversina, destinada a permitir a inspeção da parte interna da viga celular. ... 41
Figura 15 - Alguns exemplos de seções transversais de superestruturas celulares. (Adaptado de MASON, 1977,
p. 37)...................................................................................................................................................................... 42
Figura 16 - Elementos básicos de uma superestrutura em grelha. a) grelha contínua; b) grelha simplesmente
apoiada. (MASON, 1977, p. 14). ........................................................................................................................... 43
Figura 17 - Constraventamento em pilares. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2004). ............................................ 44
Figura 18 - Exemplos de apoios fixos de pontes: a) apoio fixo metálico, constituído por uma chapa de metal; a
fixação se dá por atrito; b) apoio fixo metálico, constituído por uma rótula de aço (Adaptado de PFEIL, 1983, p.
103). ...................................................................................................................................................................... 45
Figura 19 – Aparelho de apoio de rolamento. a) (Adaptado de BRAGA,1986, p. 92); b) (Foto: autoria e data
desconhecidas). ..................................................................................................................................................... 46
Figura 20 - Esquema de uma articulação Freyssinet (Adaptado de BRAGA, 1986, p. 18). ................................. 46
Figura 21 - Exemplos de apoios móveis de pontes: a) pêndulo de concreto armado, com rótulas metálicas, de
concreto, ou de neoprene; b) pêndulo metálico; c) apoio metálico de um rolo; d) apoio metálico de dois rolos,
com rótula superior; e) apoio metálico de mais de dois rolos, com rótula superior (PFEIL, 1983, p. 103). ...... 47
Figura 22 – Apoio metálico de mais de dois rolos. (Foto: autoria e data desconhecidas). .................................. 47
Figura 23 - Ilustração de um aparelho de apoio de neoprene, apresentado por Mason (1977, p. 170)............... 48
Figura 24 – a) Comportamento ao cisalhamento do aparelho de apoio em neoprene fretado. (BRASIL, 2004b, p.
171); b)Aparelho de apoio submetido ao cisalhamento. (Foto: autoria e data desconhecidas). .......................... 49
Figura 25 – Comportamento à compressão e à rotação do aparelho de apoio em neoprene fretado. (BRASIL,
2004b, p. 171)........................................................................................................................................................ 49
Figura 26 - Ilustração apresentada por Mason (1977, p. 170) para os aparelhos de apoio de neoprene cintado.
a) aparelho de apoio de neoprene cintado, em invólucros metálicos; b) aparelhos providos de guias, destinados
a permitir movimentos em uma direção, impedindo o movimento em outras ou todas as direções. ..................... 50
Figura 27 - Esquemas de pilares em concreto armado de pequena altura: a) pilar maciço; b) pilar formado por
duas colunas ligadas por uma viga transversal (pórtico de um vão); c) pilar em forma de pórtico de dois vãos. 1
- pilar; 2 - viga de capeamento; 3 – bloco (PFEIL, 1983, p. 48). ......................................................................... 51
Figura 28 - Algumas soluções para pilares de ponte (Adaptado de MASON, 1977, p. 146). a) e c) ilustram
soluções em pilar único, de seção celular, adotadas para o caso de pilares de grande altura; b) pilares
separados, para o caso de pilares de média altura............................................................................................... 51
Figura 29 - Esquema de pilares em concreto armado de grande altura: a) pilar de seção retangular oca; b)
pilar de seção em forma de H; c) pórtico de vários andares. 1 - pilar; 2 - viga de capeamento; 3 - blocos; 4 -
vigas intermediárias (PFEIL, 1983, p. 49)............................................................................................................ 52
Figura 30 - Solução apresentada por Mason (1977, p. 158) para encontro de pontes rodoviárias. ................... 55
Figura 31 - Solução para encontros de vãos extremos com balanços e placas de transição ............................... 56
Figura 32 - Altura de construção e gabarito da estrutura. (Adaptado de Almeida e Souza, 1997, p. 138). ......... 57
Figura 33 - Ilustração da esconsidade à direita (a) ou à esquerda (b). A esconsidade é o ângulo ...................... 58
Figura 34 - Esquema de viga contínua (SÃO PAULO, 1999, P. 60)..................................................................... 59
Figura 35 - Esquemas de pontes em vigas contínuas com encontros: a) viga contínua com altura constante; b)
viga contínua com altura variável (mísulas). (Adaptado de PFEIL, 1983, p. 83)................................................. 59
Figura 36 – Exemplos de estruturas reais em viga contínua. a)Viga contínua com altura constante; b) viga
contínua com altura variável. (Fotos: autoria e data desconhecidas). ................................................................. 59
Figura 37 - Esquemas de pontes com dois trechos contínuos, separados por juntas no tabuleiro: a) solução com
duas juntas no tabuleiro (viga simplesmente apoiada); b) solução com uma junta no tabuleiro; c) pormenor da
rótula; apoio na rótula pode ser fixo, móvel ou elastomérico (PFEIL, 1983, p. 86). ........................................... 60
Figura 38 - Exemplos de pórticos de concreto armado: a) pórtico de um vão, biengastado; b) pórtico de um vão,
biarticulado; c) pórtico de dois vãos, com rótulas nas bases das colunas; d) pórtico de um vão com dois
andares; e) pórtico biapoiado, funcionando como viga. (PFEIL, 1983, p. 86).................................................... 60
Figura 39 - Esquemas estruturais de pontes em pórtico. a) Viaduto em pórtico biengastado, sobre uma via
urbana; o aterro avança até a parede vertical do pórtico, sendo contido lateralmente por alas engastadas no
pórtico ou por muros com fundação independente; b) ponte em pórtico, sobre uma via navegável; pórtico
contínuo de três vãos, com montantes inclinados; c) viaduto em pórtico, sobre uma rodovia de duas pistas, com
canteiro central; estrutura formada por um vão central, elasticamente engastado em quadros triangulares
(PFEIL, 1983, p. 87). ............................................................................................................................................ 61
Figura 40 – Exemplo de uma estrutura real - viaduto em pórtico. (Foto: autoria e data desconhecidas). .......... 61
Figura 41 - Esquema de ponte em arco inferior (SÃO PAULO, 1999, p. 60)....................................................... 62
Figura 42 – Ponte em arco inferior. (Foto: autoria e data desconhecidas).......................................................... 62
Figura 43 - Esquema de ponte em arco intermediário (SÃO PAULO, 1999, p. 61). ............................................ 63
Figura 44 – Ponte em arco intermediário sobre o Rio das Antas, em Bento Gonçalves/RS.
(http://baixaki.ig.com.br/site/w3291.htm?ctx=2034; acesso em 07/11/2005). ..................................................... 63
Figura 45 - Esquema de ponte em arco superior (SÃO PAULO, 1999, p. 60)...................................................... 63
Figura 46 – Ponte em arco superior. (Foto: autoria e data desconhecidas). ....................................................... 63
Figura 47 – Viaduto de meia encosta. (PFEIL, 1983, p. 12). ............................................................................... 64
Figura 48 – Viaduto sobre linha férrea. Exemplo de uma OAE considerada como uma passagem superior.
(Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005). .................................................................................................................. 65
Figura 49 – Passagem inferior a uma rodovia. (Foto: José Bento Ferreira, s.d.)................................................ 65
Figura 50 - Grandes zonas climáticas brasileiras. (MASCARÓ, s.d., p.139). ...................................................... 68
Figura 51 - Dimensões do clima. (Adaptado de DURACRETE, 1999, p. 10). ...................................................... 70
Figura 52 – Mapa brasileiro de temperatura média anual – período 1931-1990. (INSTITUTO NACIONAL DE
METEOROLOGIA, 2004. Disponível em: <http://www.inmet.gov.br/produtos> , acesso em 28 mar. 2004). ... 71
Figura 53 – Amplitude térmica mensal média registrada no período de 1931 a 1990. (LIMA; MORELLI, 2003,
p. 17)...................................................................................................................................................................... 72
Figura 54 – Estrutura de concreto que pode ter sido degradada por ação da chuva ácida; a matriz de cimento
foi degradada, expondo os agregados. (Fotos: Gibson Rocha Meira, 2001)........................................................ 74
Figura 55 - Atmosfera urbana – distribuição de temperaturas devido ao meio ambiente urbano. (Adaptado de
DURACRETE, 1999, p. 46). .................................................................................................................................. 77
Figura 56 - Apresentação das distintas regiões (zonas) de agressividade às estruturas de concreto armado –
(adaptado de MEHTA; MONTEIRO, 1994, p. 182). ............................................................................................. 78
Figura 57 - Incidência de manifestações patológicas no Distrito Federal. (NINCE, 1996). ................................ 82
Figura 58 – Fissuras por retração plástica. (ISAÍA, 1985, p. 35). ....................................................................... 85
Figura 59 - Fissuras por assentamento plástico, causadas pela presença de armaduras horizontais. (Adaptado
de RAINA, 1996, p. 27).......................................................................................................................................... 86
Figura 60 – Fissura por assentamento plástico impedida pelo agregado. (ISAÍA, 1985, p. 33). ......................... 86
Figura 61 - Fissuras de retração: a) em vigas; b) em lajes. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 64).............................. 88
Figura 62 – Fissura interna devido ao movimento da fôrma. (DAL MOLIN, 1988, p. 20)................................... 90
Figura 63 – Fissura na superfície do concreto devido ao movimento da fôrma. (DAL MOLIN, 1988, p. 20)...... 90
Figura 64 – Fissura na superfície do concreto devido à deformação da base da fôrma. (DAL MOLIN, 1988, p.
20). ........................................................................................................................................................................ 90
Figura 65 - Fissuras verticais no pilar indicando insuficiência de estribos. (THOMAZ, 1989, p. 56)................. 91
Figura 66 - Algumas configurações genéricas de fissuras em função do tipo de solicitação predominante.
(SOUZA; RIPPER, 1998, p. 58). ........................................................................................................................... 94
Figura 67 - Fissuração em viga submetida a flexocompressão. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 58)........................ 94
Figura 68 - Fissuras por compressão sem e com confinamento. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 58)....................... 95
Figura 69 - Fissuração por torção. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 61). .................................................................. 95
Figura 70 - Fissuração por puncionamento. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 61). .................................................... 95
Figura 71 – Fissuras causadas por corrosão da armadura. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2002). ................... 96
Figura 72 – Características da reação álcali-agregado. a) Alterações no bordo do agregado; b) manchas
esbranquiçadas decorrentes da formação do gel da reação no lugar onde antes havia o agregado. (Fotos: Julia
Wippich Lencioni e Maryangela Geimba de Lima, 2005)..................................................................................... 98
Figura 73 – Estrutura de concreto (pavimento aeroportuário) fissurada por reação álcali-agregado. (Foto:
Maryangela Geimba de Lima, 2004)..................................................................................................................... 98
Figura 74 - Representação esquemática de uma célula de corrosão em concreto armado. (PORRERO, 1975
apud HELENE, 1986, p. 2).................................................................................................................................. 102
Figura 75 – Pé de pilar de um viaduto degradado por corrosão da armadura; armadura exposta e com perda de
seção. (Foto: José Bento Ferreira, s.d.). ............................................................................................................. 104
Figura 76 – Diagrama de Pourbaix (1961 apud HELENE, 1986, p. 5). Diagrama de equilíbrio de potencial x
pH, para o sistema Fé-H2O, a 25ºC, delimitando os domínios prováveis de corrosão, passivação e imunidade..
............................................................................................................................................................................. 106
Figura 77 - Representação esquemática do processo de carbonatação. ............................................................ 107
Figura 78 – Variação da espessura carbonatada em função da umidade relativa. (ANDRADE, 1992, p. 31). . 108
Figura 79- Estrutura degradada por ação de Cloretos marinhos – plataforma de pesca em Atlântida, RS. ..... 110
Figura 80 – Variação do conteúdo crítico de Cloretos em função da qualidade do concreto e da umidade
relativa. (FELIU; ANDRADE, 1988 apud CASCUDO, 1997, p.49). ................................................................. 112
Figura 81– Presença de lixiviação no tabuleiro de uma ponte causado por deficiência do sistema de drenagem.
(Foto: Julia Wippich Lencioni, 2004). ................................................................................................................ 114
Figura 82– Estrutura de concreto degradada pelo processo de lixiviação – presença de crostas de Carbonato de
cálcio. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2004)...................................................................................................... 115
Figura 83 – Estrutura de concreto com presença de machas escuras provocadas por microorganismos. (Foto:
Julia Wippich Lencioni, 2004). ........................................................................................................................... 117
Figura 84 – Conservação de taludes. a) Exemplo de uma ponte com boa contenção de talude, inexistindo erosão
do mesmo. b) Exemplo de ponte sem contenção do talude, havendo um processo avançado de erosão. (Fotos:
Julia Wippich Lencioni, 2004; 2005). ................................................................................................................. 138
Figura 85 - Tabuleiro de um viaduto com furos de drenagem de comprimento adequado, mas com um dos furos
entupidos e prejudicando a drenagem. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005). .................................................. 141
Figura 86 - Viaduto atingido por ação do fogo. Observa-se uma extensa mancha escura causada pela ação das
chamas. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005). .................................................................................................. 143
Figura 87 – Tabuleiro inferior de um viaduto degradado por lixiviação – presença de manchas e estalactites.
(Foto: Priscila Caterine de Brito, 2005). ............................................................................................................ 143
Figura 88 – Viaduto onde se observa o manchamento do concreto da viga por óxidos de corrosão. As
extremidades de todas as vigas apresentavam esse sintoma no momento da sua constatação. (Foto: Julia
Wippich Lencioni, 2005). .................................................................................................................................... 146
Figura 89 - Viga de um viaduto apresentando desagregação do concreto de cobrimento da armadura, corrosão
e perda de seção do aço. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005). ........................................................................ 147
Figura 90 – Exemplo de um aparelho de apoio deslocado. (Foto: autoria e data desconhecidas). ................... 148
Figura 91 - Aparelho de apoio de um viaduto de uma rodovia de tráfego intenso. a) O parelho de apoio
encontra-se rompido, tendo sido verificada também a rotação de algumas placas de contenção do talude em
decorrência da ruptura do apoio; b) detalhe da foto a. (Fotos: Julia Wippich Lencioni, 2005). ....................... 149
Figura 92 – Pé de pilar apresentando desagregação do concreto e corrosão da armadura. (Foto: autoria e data
desconhecidas). ................................................................................................................................................... 151
Figura 93 – Guarda-corpo de um viaduto de meia encosta na Serra do Mar, apresentando fissuras,
desagregação do concreto, corrosão da armadura, perda de seção do concreto e do aço. (Foto: Julia Wippich
Lencioni, 2003).................................................................................................................................................... 155
Figura 94 - Viaduto sobre linha férrea. Observa-se a presença de pixações no encontro do viaduto. (Foto: Julia
Wippich Lencioni, 2005). .................................................................................................................................... 158
Figura 95 - Viaduto sobre linha férrea. a) Um dos acessos para inspeção (janela de inspeção) da estrutura
apresenta-se sem tampa; b) Pode ser verificada a presença de objetos no interior da estrutura, indicando o
possível uso da mesma por moradores de rua. (Fotos: Julia Wippich Lencioni, 2005)...................................... 158
Figura 96 - Exemplo de estrutura com tubulações afixadas de forma inadequada. Viaduto com tubulações de
PVC afixada à estrutura para captação de águas pluviais. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).................... 159
Figura 97 - Presença de vegetação (árvore) crescendo no encontro de um viaduto. (Foto: Julia Wippich
lencioni, 2005)..................................................................................................................................................... 161
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Dimensões do clima. (DURACRETE, 1999). ....................................................................................... 69
Tabela 2 - Quadro resumo das principais causas das manifestações patológicas nas estruturas de concreto,
elaborado segundo informações contidas no Manual de Inspeção de Obra- de-Arte Especiais do Departamento
Nacional de Estradas de Rodagem (BRASIL, 1994b). .......................................................................................... 80
Tabela 3 – Análise percentual das causas de problemas patológicos em estruturas de concreto. (SOUZA;
RIPPER, 1998, p. 23). ........................................................................................................................................... 81
Tabela 4 – Micoorganismos agressivos ao concreto, produtos de metabolismo e mecanismos de degradação.
(Adaptado de SHIRAKAWA et al, 1998). ............................................................................................................ 116
20
1 INTRODUÇÃO
O sistema viário brasileiro possui cerca de 1.744.433,4km de rodovias1 (ANUÁRIO EXAME,
2004, p. 215) com inúmeras obras-de-arte especiais (OAEs) em avançado estado de
degradação. Essas obras, há anos sem manutenções apropriadas e necessárias, encontram-se
em condições inadequadas de uso e de segurança às pessoas e veículos que as utilizam.
A falta de recursos públicos é um dos principais fatores que dificultam a manutenção e a
conservação das rodovias brasileiras e de suas OAEs, deixando-as em situação de abandono e
ruína. Mesmo após a concessão da administração de algumas rodovias às empresas privadas,
as quais estão sob a fiscalização do Governo Público, essa situação não vem se mostrando
muito diferente nos últimos anos. Após longos períodos sem manutenção e diante do
avançado estágio de degradação, torna-se difícil a verificação do estado de conservação de
tantas pontes, viadutos, passarelas, túneis, etc em pouco tempo e, mais difícil ainda, recuperar
essas obras, pois o capital disponível nem sempre atinge as somas necessárias para a
realização dos serviços de recuperação e a alocação dos recursos financeiros precisa ser
priorizada. Diante dessa situação, muitas vezes o Governo e as Concessionárias optam por
técnicas nem sempre adequadas e eficientes para a execução dos serviços.
Um outro fator que influi na conservação inadequada das OAEs brasileiras é a ineficiência
dos sistemas de gerência dessas obras. Esses sistemas apresentam deficiências que não
permitem que os processos de inspeção, manutenção, recuperação e reconstrução dessas
estruturas sejam gerenciados adequadamente, não havendo, inclusive, uma otimização da
aplicação dos recursos financeiros disponíveis. Essas deficiências estão relacionadas com
1 1.580.186,4km de rodovias não-pavimentadas e 164.247km de rodovias pavimentadas. (Fonte: ANUÁRIO EXAME – 2004/2005).
21
sistemas de gerência inadequados, que não apresentam considerações sobre durabilidade e
vida útil que atendam à realidade nacional. Em muitos casos, esses sistemas são importados e
possuem características que não atendem à normalização brasileira, sendo inadequados
quando consideradas as normas de cálculo e execução, por exemplo.
Como conseqüência dessa situação, tem-se visto nos últimos anos vários casos de queda de
pontes e viadutos e a abertura de enormes crateras nas rodovias, causando a interrupção do
tráfego, prejuízos financeiros provocados pela perda de produtos perecíveis e pela interrupção
das atividades de transporte de mercadorias, transtornos aos motoristas que têm que desviar
suas rotas em quilômetros, e até mesmo o registro de óbitos. Um exemplo disso foi o acidente
ocorrido no início deste ano na rodovia Regis Bittencourt (BR-116), amplamente divulgado
pela imprensa, e que, segundo uma matéria publicada por Valle (2005) no jornal Folha de São
Paulo, causou a morte de uma pessoa, feriu três e limitou o tráfego pesado entre a região Sul e
o restante do país.
Qualquer estrutura, para se manter íntegra e propiciar aos seus usuários conforto e segurança,
deve passar por inspeções e manutenções periódicas, as quais permitem que seus problemas
sejam detectados logo na fase inicial e sejam tomadas as devidas precauções para que esses
problemas sejam corrigidos e não evoluam. Qualquer medida de conservação e manutenção
causa menos transtornos e riscos aos usuários e é, sem dúvida, financeiramente menos custosa
do que os processos de recuperação e reconstrução. No entanto, os procedimentos utilizados
precisam ser adequados e devidamente especificados, propiciando a permanência em serviço
das estruturas; simples pinturas, quando aplicadas sem tratamento prévio das manifestações
patológicas existentes, não são sinônimo de conservação adequada dessas obras e servem
apenas para causar um falsa sensação de segurança aos seus usuários.
A situação das OAEs brasileiras tem se mostrado tão grave que diversos eventos – seminários,
simpósios, congressos, debates e palestras – vêm abordando esse assunto. Esses eventos têm
22
contado com a participação de membros do Governo, instituições de ensino e pesquisa e
empresas privadas, tanto do Brasil quanto do exterior, buscando a troca de experiências que
possam ser aplicadas à realidade brasileira, na tentativa de reverter a situação em que se
encontram essas obras. Como exemplo de um desses eventos, pode ser citado o Debate
Técnico “Inspeção, diagnóstico e manutenção de pontes e viadutos”, organizado pelo
Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON) e ocorrido no mês de maio deste ano.
Muitos países estrangeiros, como o México, por exemplo, adotaram as inspeções visuais
periódicas como um meio de conservar de forma mais eficiente suas pontes e viadutos. As
inspeções visuais, rápidas e com custo mínimo, tornam-se passíveis de serem realizadas
anualmente ou bianualmente, sendo complementadas por inspeções mais detalhadas
realizadas a intervalos maiores ou quando diagnosticado algum fato grave que exija tal
procedimento (constatação de corrosão em estágio avançado das armaduras de um pilar, por
exemplo), utilizando equipamentos específicos para controle das condições da estrutura.
Segundo o trabalho de Acosta et al (2004), do Instituto Mexicano de Transportes, o México
adotou o uso de sistemas de informação geográficas (SIG) para auxiliar na programação das
inspeções visuais das 6500 pontes que compõem a rede rodoviária federal do país e adotou
também a correlação das variáveis ambientais na avaliação da corrosão das armaduras dessas
estruturas, tornando o processo de inspeção e diagnóstico muito mais eficiente.
Quando se trata de inspeção e manutenção das pontes e viadutos, as condições ambientais no
entorno das estruturas também devem ser cuidadosamente consideradas. As condições do
meio onde se insere uma obra também são grandes responsáveis pela sua degradação e
envelhecimento. Quando se considera a vida de serviço de uma estrutura de concreto, por
exemplo, as condições ambientais sob as quais essa estrutura está exposta são tão importantes
quanto suas propriedades mecânicas. Uma fissura de característica não estrutural, por
exemplo, é menos preocupante em um ambiente não agressivo (ambiente rural) do que em um
23
ambiente agressivo (ambiente marinho ou industrial), pois a concentração de agentes
agressivos é inferior e não há condições que favoreçam o desenvolvimento acelerado das
manifestações patológicas
Fatores ambientais, tais como chuva, compostos atmosféricos, radiação solar, temperatura,
umidade relativa, vento, e poluição atmosférica, degradam os materiais de forma relevante, e
devem ser considerados tanto nas fases de projeto e execução de uma obra quanto nas fases de
manutenção, conservação e recuperação, seja qual for o porte da obra em questão. Ambientes
agressivos são extremamente nocivos ao concreto por provocarem a manifestação de
patologias que podem levar a estrutura à ruína se não forem controladas e solucionadas a
tempo.
A solução para se evitar o problema da degradação avançada das OAEs em concreto seria a
realização de inspeções rotineiras e manutenções preventivas para detectar e evitar o
surgimento e o desenvolvimento de ações deletérias, considerando o meio onde as estruturas
estão inseridas na avaliação das causas de sua degradação, relacionando os fatores ambientais
com as manifestações patológicas detectadas, gerando modelos de previsão de vida útil.
Existem diversos manuais e normas para inspeção de obras-de-arte especiais, tanto nacionais
quanto estrangeiros, sendo que alguns serão citados e comentados neste trabalho. Entretanto,
esses documentos abordam de forma superficial a questão da influência dos fatores
ambientais, do entorno da obra, na degradação dessas estruturas, quer no surgimento e
desenvolvimento das manifestações patológicas, quer no agravamento do quadro patológico já
instalado. Tem-se, então, a necessidade de um material que aborde essa questão de uma forma
mais detalhada, da mesma forma como é feito com relação aos aspectos estruturais de obras
desse porte, apresentando informações que permitam aos profissionais atuantes na inspeção
de obras-de-arte especiais, em específico na inspeção de pontes e viadutos em concreto
armado, avaliar as condições ao redor de uma estrutura e definir quais as possíveis causas de
24
desenvolvimento e/ou agravamento do estado de degradação de uma obra desse tipo. Este
trabalho busca apresentar um material que atenda às necessidades do meio técnico quanto ao
conhecimento da influência dos fatores ambientais na degradação das pontes e viadutos
brasileiros em concreto armado, considerando as características ambientais nacionais. Para
tanto, será abordada uma parte dos procedimentos de inspeção de uma ponte ou viaduto – a
inspeção visual, não sendo gerenciada a intensidade das manifestações patológicas e a tomada
de decisões quanto às medidas de intervenção a serem adotadas. Considera-se que a definição
da intensidade das manifestações patológicas e como ponderar essa intensidade para, então,
definir a gravidade do estado de degradação de uma dada estrutura e quais medidas de
intervenção devem ser tomadas, são questões a serem desenvolvidas posteriormente e não
fazem parte desta Tese de Mestrado.
Esta Tese encontra-se dividida em 6 (seis) Capítulos, incluindo esta Introdução, os quais
trazem informações sobre termos comumente empregados para OAEs, as principais
manifestações patológicas, a influência dos fatores ambientais na degradação das estruturas de
concreto, a metodologia de inspeção e as considerações finais deste trabalho.
No Capítulo 2, intitulado “O que são OAEs - Conceitos Gerais e Definições para Pontes e
Viadutos”, são apresentados conceitos gerais e terminologias utilizadas para obras-de-arte-
especiais; são abordados aspectos referentes à infraestrutura, mesoestrutura e superestrutura
das OAEs; são apresentados os tipos estruturais mais comuns utilizados em pontes e viadutos
em concreto armado.
No Capítulo 3 – “Importância da consideração dos aspectos ambientais nas inspeções de
estruturas em concreto armado” – é feita uma discussão sobre a importância da consideração
da influência dos fatores ambientais e do entorno da obra na avaliação do surgimento e
desenvolvimento das manifestações patológicas das estruturas de concreto. São abordadas as
25
características do clima brasileiro e a influência da temperatura, da pluviosidade, da poluição,
do microclima, etc, na degradação do concreto e das armaduras.
O Capítulo 4 – “Principais Manifestações patológicas Observadas em Pontes e Viadutos em
Concreto” – traz as manifestações patológicas mais comumente observadas nas OAEs em
concreto, suas formas de manifestação e os mecanismos de degradação.
O Capítulo 5 – “Proposta de Metodologia Para Inspeção de Pontes e Viadutos em Concreto
Armado” – discute, inicialmente, as normas e manuais brasileiros para inspeção de pontes e
viadutos, e traz um breve comentário sobre a abordagem do assunto por alguns manuais
estrangeiros. Em seguida, são apresentados e discutidos os tipos de inspeção realizados em
obra-de-arte especiais, apresentando seus objetivos e a importância de cada um.
Posteriormente, é apresentada a ficha de inspeção proposta para a realização das inspeções
rotineiras das OAEs, a forma de utilizá-la e preenchê-la, sendo descrito detalhadamente o
significado de cada item da planilha e feitas observações quanto a alguns detalhes que devem
ser observados no momento da inspeção visual. Por fim, é apresentada e comentada a
aplicação da metodologia proposta a casos reais, e feitas algumas considerações sobre
inspeções cadastrais baseadas na planilha de inspeção proposta nesta Tese.
O Capítulo 6 traz as “Considerações Finais”, apresentando propostas para a continuidade da
mesma e as contribuições para o desenvolvimento de outros trabalhos, e relacionando as
publicações que foram produto desta Tese.
A terminologia utilizada no desenvolvimento deste trabalho trata-se da terminologia
apresentada por John, Sato e Bonin (2001) no 2º Workshop Sobre Durabilidade das
Construções. Essa terminologia, proposta para a área de durabilidade de materiais,
26
componentes e edifícios, está baseada na terminologia desenvolvida pelo comitê conjunto do
CIB2 e RILEM3 e deverá ser publicada em normas ISO4.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 OBJETIVO GERAL
O objetivo geral desta Tese é apresentar um manual com uma metodologia de inspeção
rotineira de pontes e viadutos em concreto armado que considera não apenas as condições
visíveis da estrutura, mas também as características do entorno da obra, as quais podem ser
respostas para as causas de grande parte das manifestações patológicas detectadas na
estrutura. A metodologia de inspeção é apresentada por meio de uma planilha, sendo descritos
todos os itens a serem observados e registrados durante a inspeção.
1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
São objetivos específicos desta Tese:
2 International Council for Research and Innovation in Building and Construction 3 International Union of Laboratories and Experts in Construction Materials, Systems and Structures. 4 International Organization for Standardization.
27
• elaborar uma revisão bibliográfica, sucinta, a respeito de pontes e viadutos em
concreto armado, apresentando as principais terminologias utilizadas para tais
obras;
• apresentar uma breve discussão sobre a influência dos fatores ambientais da
degradação de obras-de-arte especiais em concreto armado;
• elaborar uma revisão bibliográfica, suscinta, a respeito das principais
manifestações patológicas observadas em pontes e viadutos em concreto armado
e, dentro do possível, relacioná-las com as variáveis ambientais ao longo do texto;
• relacionar manuais e normas para a inspeção de estruturas de concreto, em
especial pontes e viadutos, e avaliar a abordagem da influência dos fatores
ambientais na degradação dessas estruturas;
• apresentar uma metodologia de inspeção preliminar de pontes e viadutos em
concreto armado, na forma de uma planilha, sendo descritos os itens a serem
observados e registrados durante a inspeção.
28
2 CONCEITOS GERAIS E DEFINIÇÕES PARA PONTES E
VIADUTOS
Neste Capítulo, serão apresentados alguns conceitos gerais e definições comumente utilizadas
para pontes e viadutos, de forma a permitir, aos que utilizarem este material, um breve
conhecimento sobre essas estruturas. A maior parte das informações aqui apresentadas é
baseada em conceitos e definições dados por Pfeil (1983), autor renomado, citado pela
maioria das escolas de Engenharia Civil do país.
2.1 OBRAS DE ARTE CORRENTES E ESPECIAIS
Obras de arte são, segundo o Glossário de Termos Técnicos Rodoviários do Departamento
Nacional de Estradas de Rodagem - DNER (BRASIL, 1997, p. 183), todas as obras
necessárias à implantação de uma estrada, tais como: pontes, viadutos, bueiros, muros de
arrimo, etc.
A obras de arte correntes, ainda segundo o Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
(BRASIL, 1997, p. 183), são as obras de arte de pequeno porte utilizadas ao longo de toda a
estrada, tais como pontilhões, bueiros e muros, obedecendo geralmente, a projetos-tipo
padronizados. Já as obras de arte especiais, segundo Pfeil (1983, p. 12), são as obras utilizadas
em travessias de acidentes geográficos ou viários, sendo estruturas de maior porte, tais como
pontes, viadutos ou túneis, e que requerem um projeto específico para cada uma delas.
29
2.2 PONTES E VIADUTOS
Segundo Pfeil (1983, p. 9), toda obra destinada a transpor obstáculos à continuidade da via,
tais como rios, braços de mar, vales profundos, etc, recebe a denominação de ponte. Quando a
obra tem por objetivo a transposição de vales, outras vias, ou obstáculos não constituídos por
água, é denominada viaduto.
Pfeil (1983, p. 9), afirma ainda que as pontes são constituídas por quatro partes, sendo elas: a
superestrutura, a mesoestrutura, a infra-estrutura, e os encontros. As partes constituintes de
uma ponte/viaduto são indicadas na Figura 1.
Figura 1– Elementos constituintes de uma ponte (PFEIL, 1983, p. 9 ).
2.3 FUNÇÕES DAS PONTES E VIADUTOS
Segundo definições apresentadas por Pfeil (1983, p. 13), pode-se relacionar quatro funções
principais para as pontes e viadutos: viária, estática, estética, e ligação da obra com a estrada,
as quais são definidas pelo autor da seguinte forma:
30
• função viária: a função viária de uma ponte/viaduto é dar continuidade à estrada na
transposição de um obstáculo, sendo desempenhada por elementos ligados ao usuário,
tais como a pista de rolamento, os guarda-corpos, as barreiras de proteção;
• função estática: consiste em conduzir as cargas da posição onde elas se encontram até
o solo. São representadas pelos principais elementos estruturais da obra: lajes,
vigamentos secundários (longitudinal e transversal), vigamento principal, pilares,
blocos de transição e fundações;
• função estética: é representada pela preocupação, durante o projeto, de se ter uma obra
com características geométricas equilibradas, com formas arquitetônicas que se
enquadrem ao meio ambiente;
• ligação da obra com a estrada: é feita pelos elementos situados nas extremidades da
obra, tais como encontros, cortinas, alas laterais, muros auxiliares etc.
2.4 CLASSIFICAÇÃO DAS PONTES E VIADUTOS
As pontes e viadutos podem ser classificados quanto à sua finalidade, material, período de
utilização e tipo estrutural. Essa classificação, dada por Pfeil (1983, p. 14), pode ser
apresentada resumidamente da seguinte forma:
A) quanto à finalidade:
• ponte/viaduto rodoviária(o) – destinada(o) ao tráfego rodoviário (Figura 2);
31
Figura 2 – Viaduto rodoviário. (Foto: autoria e data desconhecidas).
• ponte/viaduto ferroviária(o) – destinada(o) ao tráfego ferroviário (Figura 3);
Figura 3 – Ponte ferroviária. (Disponível em: <http://www.hidroservice.com.br/images/07010.gif> , acesso em 01 nov. 2005).
• ponte/viaduto rodoferroviária(o) – destinada(o) ao tráfego misto, rodoviário e
ferroviário;
• ponte/viaduto aeroviária(o) – destinada(o) ao tráfego de aeronaves, em pistas
de aeroportos;
• passarela – destinada ao tráfego de pedestres;
• ponte canal – destinada à transposição de um obstáculo por um canal;
32
• utilitária – destinada ao suporte de utilidades públicas, tais como tubulações
para água, esgoto, etc.
B) quanto ao material:
• ponte/viaduto de madeira (Figura 4);
Figura 4 – Ponte de madeira. (Disponível em: <http://www.joneg.com.br/674pont3.jpg> , acesso em 01 nov. 2005).
• ponte/viaduto de alvenaria de pedra (Figura 5);
33
Figura 5 – Ponte de pedra. (Disponível em: <http://www.imagensviagens.com/poa08b.jpg >, acesso em 01 nov. 2005).
• ponte/viaduto de concreto armado ou protendido;
• ponte/viaduto metálica(o) (Figura 6).
Figura 6 – Ponte Metálica Juscelino Kubitschek, em Brasília. (Foto: Humberto Napoli Bellei, s.d.)
C) quanto ao período de utilização:
• ponte/viaduto permanente;
• ponte/viaduto provisória(o).
D) quanto ao tipo estrutural:
• ponte/viaduto em laje;
• ponte/viaduto em vigas;
34
• ponte/viaduto em treliças;
• ponte/viaduto em quadros;
• ponte/viaduto em arco ou abóbadas;
• ponte suspensa;
• ponte estaiada (Figura 7), etc.
Figura 7 – Ponte estaiada. (Disponível em: <http://www.novomilenio.inf.br/real/rpimagem/ed132z02.jpg> , acesso em 01 nov. 2005).
2.5 PARTES DE UMA PONTE/VIADUTO
2.5.1 SUPERESTRUTURA
Com base em definições do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (BRASIL,
1997, p. 258), a superestrutura de uma ponte/viaduto pode ser definida como o conjunto de
35
elementos estruturais acima das obras de apoio que suportam diretamente as ações (cargas) e
vencem um vão livre. Pode ser feita em madeira, aço, alvenaria de pedra, concreto armado ou
protendido, sendo, para fins deste trabalho, explorada a superestrutura em concreto armado.
A superestrutura, segundo afirmações de Pfeil (1983, p. 10) é constituída por duas partes
principais, sendo elas: o tabuleiro ou estrado, responsável por receber diretamente as cargas
aplicadas; e o vigamento principal, que tem a função de vencer o vão livre. Ainda segundo o
autor, incluem-se na superestrutura os contraventamentos e os apoios.
Os elementos componentes da superestrutura são descritos a seguir.
2.5.1.1 Estrado ou tabuleiro
Pfeil (1983, p. 18) define o estrado ou tabuleiro como a parte da superestrutura da ponte que
serve de apoio imediato aos elementos viários - pistas, passeios, etc – recebendo diretamente
as cargas aplicadas; corresponde, no terrapleno5, ao terreno de base da estrada.
A seguir, são apresentadas breves descrições de alguns elementos constituintes do estrado ou
tabuleiro.
O tabuleiro das pontes rodoviárias é constituído pelos elementos estruturais e elementos
utilitários, cujas definições são apresentadas a seguir, baseadas em conceitos expostos por
Pfeil (1983) e pelo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (BRASIL, 1997).
5 Terrapleno: Terreno resultante de terraplenagem, ou seja, resultante de um conjunto de operações de escavação, carga, transporte, descarga, compactação de solos, aplicado na construção de aterros e cortes, dando à superfície do terreno a forma projetada para a construção de rodovias. (Adaptado de BRASIL, 1997, p. 265).
36
Elementos estruturais
• Laje do tabuleiro: é o elemento de suporte direto da pista de rolamento e dos passeios
para pedestres, ou a laje estrutural usada como pista de rolamento, sendo que, no caso
das pontes de pequeno vão, a laje pode constituir também o vigamento principal.
• Vigamento do tabuleiro: O vigamento do tabuleiro tem a função de suportar as cargas
atuantes sobre o estrado, transferindo-as para o vigamento principal. Nas pontes de
concreto, o vigamento do tabuleiro é representado pelas longarinas e transversinas,
vigas paralelas e transversais ao eixo longitudinal da estrutura, respectivamente, as
quais encontram-se indicadas na Figura 8 a seguir.
Figura 8 – Vigamento (indicação longarinas e transversinas) do tabuleiro de uma OAE. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).
37
Elementos utilitários
• Barreira de proteção para veículos: constituem obstáculos físicos, com a finalidade de
impedir a saída dos veículos da pista de rolamento, mesmo quando desgovernados;
podem ser metálicas ou de concreto. No caso das barreiras em concreto, estas são
moldadas continuamente em concreto armado, de seção com resistência e dimensões
adequadas, de forma a conter os veículos desgovernados. A Figura 9 ilustra os tipos de
barreira utilizados nas pontes e viadutos rodoviários. A Figura 10 apresenta a indicação
da barreira de proteção de uma OAE.
Figura 9 - Tipos de barreira utilizados em pontes rodoviárias. a) barreira metálica de chapa dobrada presa a pilares flexíveis; b) barreira metálica de perfil fechado, apoiada em pilares flexíveis; c) barreira lateral de concreto armado; d) barreira de concreto armado para separação entre duas pistas (PFEIL, 1983, p. 27).
• Pista de rolamento de veículos: Nas pontes e viadutos em concreto armado, a pista de
rolamento dos veículos, ou seja, as faixas destinadas à circulação de veículos, pode ser
executada na forma de uma capa de asfalto aplicada sobre a laje estrutural; ou uma laje
com revestimento fino de concreto, feita com a aplicação de uma camada de
regularização de concreto vibrado acabado por réguas acabadoras; ou uma laje
estrutural sem revestimento, com acabamento superficial bem executado e adequado,
obtido vibrando-se o concreto com equipamentos adequados, ou então, concretando-se
a laje em duas camadas, sendo a camada superior acabada por meio de réguas apoiadas
em guias de madeira, colocadas nos níveis desejados.
38
Na Figura 10 encontra-se indicada a pista de rolamento de veículos de uma rodovia e,
em continuidade, de uma OAE..
• Passeios ou calçadas para pedestres: são as partes do tabuleiro das pontes destinadas à
passagem de pedestres, e têm largura de cerca de 1,5m.
A indicação do passeio para pedestres de uma OAE encontra-se na Figura 10.
• Guarda corpo ou parapeito: são peças laterais instaladas ao longo de obras de arte ou
vias, utilizadas para a proteção dos pedestres e segurança dos veículos. São
dimensionados de forma a resistir a um esforço de 80kgf por metro linear, aplicado ao
corrimão; possuem altura variável de 0,75m a 1,00m, podendo ser metálicos ou de
concreto. A Figura 10 indica o guarda-corpo de uma passagem para pedestres de uma
OAE.
Figura 10 – Alguns elementos utilitários: barreiras de proteção, pista de rolamento de veículos, passeios para pedestres, guarda-corpo. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).
• Refúgios de separação de pistas ou canteiros centrais: são utilizados em pontes muito
largas e com tráfego nos dois sentidos, em locais onde for necessária uma separação
39
física, operacional e psicológica das pistas. Podem ser feitos por meio de calçadas
elevadas ou barreiras de proteção de veículos.
• Juntas de dilatação: as juntas de dilatação devem ser previstas para que fissuras
prematuras devidas às variações de temperatura e umidade não ocorram; são utilizadas
para aliviar as tensões de tração do concreto. Devem ser projetadas e executadas de
forma a impedir a entrada de água ou outros elementos prejudiciais ao concreto e
assegurar a transmissão adequada das cargas nas placas contíguas. Localizam-se em
intervalos regulares, perpendicularmente ao eixo do pavimento.
• Abas laterais das cortinas extremas: As cortinas extremas das pontes são obras
destinadas à retenção do solo. São geralmente dotadas de abas laterais, cuja função é
melhorar a contenção lateral do aterro. Na Figura 11 encontra-se um esquema que
ilustra as abas laterais e a cortina extrema de uma ponte/viaduto.
• Laje ou placa de transição: é a laje que liga o tabuleiro da ponte ao terrapleno, com
aproximadamente três metros de extensão e largura igual à da pista da ponte, apoiada
num dente da cortina extrema e no aterro, cuja finalidade é amenizar o efeito do
recalque de consolidação do aterro. A Figura 11 ilustra a laje de transição de uma ponte.
Figura 11 - Cortina extrema, abas laterais e placa ou laje de transição entre o terrapleno e o tabuleiro da ponte (exemplificado para o caso de viga em balanço). a) placa de transição rebaixada, com camada de brita
compactada, servindo de base para o pavimento asfáltico; b) placa de transição ao nível da laje do tabuleiro, recebendo diretamente a capa asfáltica. 1- laje do tabuleiro; 2 – pavimentação em concreto asfáltico; 3 –
cortina extrema da ponte; 4 – laje de transição; 5 – dente para apoio da laje de transição na cortina; 6 – aba lateral de cortina, para contenção do aterro; 7 – terrapleno compactado; 8 – viga horizontal de reforço da
cortina extrema (PFEIL, 1983, p. 31).
40
• Dispositivos de drenagem: são parte do sistema de drenagem de uma ponte/viaduto. São
parte do sistema de escoamento de águas superficiais e subsuperficiais, que tem por
finalidade garantir a estabilidade dos maciços ou do leito da rodovia. A inclinação
transversal da pista/tabuleiro conduz a água para os bordos, onde se encontram os tubos
de drenagem, pelos quais a água escoa, caindo sobre o solo.
A Figura 12 ilustra um exemplo de um dispositivo de drenagem utilizado no tabuleiro
das pontes e viadutos rodoviários.
Figura 12 – Exemplo de um dispositivo de drenagem do tabuleiro de pontes e viadutos. (Adaptado de Almeida e Souza, 1997).
• Caminhos de acesso para inspeção da obra: são aberturas na laje inferior ou na laje do
tabuleiro ou janelas deixadas nas transversinas, utilizadas para acesso e inspeção do
interior de vigas celulares6. Nas pontes com vigamento aberto inferiormente não há, em
geral, previsão de caminho de acesso, empregando-se andaimes adequados para
inspeção da obra.
A Figura 13 a seguir apresenta um exemplo de um viaduto executado em viga celular,
podendo-se observar a presença do acesso ao interior da estrutura.
6 Viga celular: Viga em forma de uma caixa fechada, às vezes utilizada para vãos grandes (BRASIL, 1997, p. 284). (Ver item 2.5.1.2).
41
Figura 13 – a) Viaduto executado em viga celular, onde observa-se a existência da janela de acesso ao interior da estrutura (janela de inspeção); b) detalhe da janela de inspeção da foto a. (Fotos: Julia Wippich Lencioni,
2005).
2.5.1.2 Vigamentos em concreto armado
No caso de pontes de pequeno vão, Pfeil (1983, p. 76) afirma que o vigamento do tabuleiro
pode ficar reduzido a uma laje em concreto armado, sendo que, nas pontes com vãos médios e
grandes, torna-se mais econômico o uso de tabuleiros constituídos por lajes e vigas.
A Figura 14 traz alguns tipos de vigas utilizados em pontes/viadutos em concreto.
Figura 14 - Alguns tipos de vigas principais em pontes de concreto (adaptado de Pfeil, 1983, p. 78): a) tabuleiro com duas vigas T e laje estrutural; b) tabuleiro com várias vigas T e laje, formando uma grelha que é uma estrutura plana constituída de vigas longitudinais (1) e transversais (3); c) tabuleiro com viga celular. 1 –
viga principal; 2 – laje do tabuleiro; 3 – transversinas; 4 – laje inferior; 5 – camada de regularização; 6 – guarda-corpo; 7 – janela na transversina, destinada a permitir a inspeção da parte interna da viga celular.
O vigamento, ou conjunto de vigas de uma estrutura, pode ser classificado quanto ao seu
esquema estrutural, segundo Pfeil (1983, p. 76), em vigas, arcos e quadros.
42
Quanto à sua constituição interna, os vigamentos de concreto têm geralmente alma cheia, sendo pouco numerosas as construções em treliças de concreto. Nas construções de concreto em alma cheia, utilizam-se seções retangulares, T, I e em forma de caixa, essas últimas geralmente denominadas seções celulares (PFEIL, 1983, p. 76).
Mason (1977), afirma que em pontes de concreto armado de maiores vãos, empregam-se
usualmente superestruturas celulares, não inexistindo uma divisão nítida de elementos como
ocorre em uma estrutura em grelha. A seção transversal da ponte é composta por lâminas
solidárias entre si, sendo a laje tabuleiro uma dessas lâminas. Isso torna a estrutura um
conjunto rígido à torção.
Pfeil (1983, p. 76), afirma que a associação de três ou mais vigas longitudinais (longarinas)
com uma ou mais vigas transversais ao eixo da ponte (transversinas) constitui um sistema
estrutural plano denominado grelha. Esquemas de seções de estruturas celulares são ilustrados
na Figura 15.
Figura 15 - Alguns exemplos de seções transversais de superestruturas celulares. (Adaptado de MASON, 1977, p. 37).
No caso de tabuleiros estreitos, emprega-se a seção celular simples. Para tabuleiros de grande largura, podem ser empregadas seções múltiplas. (MASON, 1977, p. 36).
Segundo Mason (1977, p. 13), na superestrutura em grelha, encontra-se um sistema de vigas
principais, orientadas no sentido longitudinal da ponte, vencendo os vão, e um sistema de
vigas secundárias – as transversinas – destinadas a regular a distribuição do carregamento nas
vigas principais. O tabuleiro é constituído por uma laje solidária à grelha, a qual serve de
superfície de rolamento e transmite as cargas do tráfego aos elementos da grelha. Os
elementos da estrutura em grelha são indicados na Figura 16.
43
Figura 16 - Elementos básicos de uma superestrutura em grelha. a) grelha contínua; b) grelha simplesmente apoiada. (MASON, 1977, p. 14).
De acordo com afirmações feitas por Pfeil (1983, p. 76), as vigas de concreto podem ser
simplesmente apoiadas ou contínuas, com ou sem rótulas intermediárias, sendo que as rótulas
são geralmente constituídas por dentes nas vigas.
Ainda segundo Pfeil (1983), nas vigas em concreto armado, as barras de armação são
colocadas junto às faces tracionadas e quando a viga recebe carga, o concreto tracionado sofre
fissuração, transferindo às armaduras todos os esforços internos de tração. As armaduras são
dimensionadas de modo a limitar as aberturas das fissuras a valores da ordem de 0,2 mm a 0,4
mm, dependendo das condições ambientais de exposição da obra.
2.5.1.3 Contraventamentos
Os contraventamentos, segundo afirma Pfeil (1983, p. 95), são os vigamentos destinados a
absorver os esforços horizontais aplicados na estrutura, impedindo a flambagem das peças
44
comprimidas. Os vigamentos do tabuleiro, sobretudo as transversinas, são também
contraventados para impedir flambagem lateral e também para absorver os esforços
longitudinais aplicados no tabuleiro (aceleração e frenagem).
Pfeil (1983, p. 101) afirma ainda que nas pontes com vigas de concreto, as funções de
contraventamento são, em geral, preenchidas pela laje do tabuleiro e pelas transversinas. No
caso de pontes de pequeno vão, com vigas de concreto, retangulares ou em T, o
contraventamento pode ser dispensado, utilizando-se transversinas de apoio.
A Figura 17 mostra um exemplo de pilares contraventados de uma ponte.
Figura 17 - Constraventamento em pilares. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2004).
2.5.1.4 Aparelhos de apoio
Os aparelhos de apoio, segundo Pfeil (1983, p. 101), são peças de transição entre os
vigamentos principais e os pilares ou encontros, as quais transmitem as reações de apoio e
permitem os movimentos das vigas provocados por variações de temperatura ou outras
causas.
45
“Os aparelhos de apoio são elementos destinados a vincular determinadas partes de uma
estrutura, permitindo, ao mesmo tempo, os movimentos previstos no projeto, que podem ser
de rotação, de translação, ou ambos.” (BRAGA, 1986, p. 5). “A disposição dos aparelhos de
apoio deverá ser tal que garanta a fixação da superestrutura, considerada como um corpo
rígido.” (MASON, 1977, p. 169).
Os aparelhos de apoio são divididos em dois grupos: fixos e móveis.
3.5.1.4.1 Aparelhos de apoio fixos
Os aparelhos de apoio fixos, segundo afirmação de Pfeil (1983, p. 101), permitem os
movimentos de rotação, mas impedem os de translação, e transmitem esforços verticais e
horizontais.
As Figuras 18 e 19 mostram exemplos de apoios fixos utilizados em pontes.
Figura 18 - Exemplos de apoios fixos de pontes: a) apoio fixo metálico, constituído por uma chapa de metal; a fixação se dá por atrito; b) apoio fixo metálico, constituído por uma rótula de aço (Adaptado de PFEIL, 1983, p.
103).
46
a) b)
Figura 19 – Aparelho de apoio de rolamento. a) (Adaptado de BRAGA,1986, p. 92); b) (Foto: autoria e data desconhecidas).
“Nas obras de concreto, utiliza-se como apoio fixo uma lâmina estreita (largura 10 a 20cm,
altura 2cm), de concreto de alta qualidade. Sob ação de tensões de compressão elevadas, o
concreto da rótula permite pequenas rotações de apoio, sem se fissurar.” (PFEIL, 1983, p.
101). Esse tipo de apoio é denominado “articulação Freyssinet” e é ilustrado na Figura 20.
Figura 20 - Esquema de uma articulação Freyssinet (Adaptado de BRAGA, 1986, p. 18).
Sua possível vantagem é a de poder ser realizada sem materiais adicionais a não ser o concreto e a armação, já empregados em obra. [...] A articulação é obtida por meio do estrangulamento da seção da peça, através da qual passam apenas barras de montagem. Na parte mais estreita da zona estrangulada, inclui-se um pequeno círculo de concordância [...](MASON, 1977, p. 180).
47
2.5.1.4.2 Aparelhos de apoio móveis
Os apoios móveis, de acordo com Pfeil (1983, p. 101), permitem movimentos de rotação e
translação horizontal. Transmitem apenas esforços verticais, aos quais se acrescentam os
esforços horizontais provocados por atrito. Podem ser constituídos de pêndulos ou rolos, ou
por dispositivos de deslizamento em bronze ou teflon.
A Figura 21 ilustra alguns exemplos de apoios móveis empregados em pontes de concreto.
Figura 21 - Exemplos de apoios móveis de pontes: a) pêndulo de concreto armado, com rótulas metálicas, de concreto, ou de neoprene; b) pêndulo metálico; c) apoio metálico de um rolo; d) apoio metálico de dois rolos,
com rótula superior; e) apoio metálico de mais de dois rolos, com rótula superior (PFEIL, 1983, p. 103).
A Figura 22 a seguir apresenta uma foto de uma apoio móvel metálico de mais de dois rolos.
Figura 22 – Apoio metálico de mais de dois rolos. (Foto: autoria e data desconhecidas).
48
O aparelho de apoio móvel mais comumente utilizado é do tipo borracha fretada ou cintada,
constituído por um tipo de borracha sintética conhecido comercialmente como neoprene. Esse
tipo de aparelho de apoio, segundo afirmações de Mason (1997, p. 169), permite movimentos
em qualquer sentido, limitando-os, porém, a um máximo.
De acordo com Braga (1986, p. 45), esse aparelho de apoio é constituído por placas de
neoprene de pequena espessura, geralmente de formato retangular, com a menor dimensão na
direção onde são previstas rotações. Nos casos em que são previstas rotações em mais de uma
direção, ou para estruturas com grande esconsidade7, placas de neoprene de formato circular
podem ser empregadas. Segundo o autor, no caso de cargas de pequena intensidade, pode-se
utilizar apenas o neoprene. Entretanto, costumam ser empregadas placas de neoprene
intercaladas com chapas de aço de pequena espessura, constituindo assim os chamados
aparelhos de apoio de neoprene fretado, que apresentam menor deformação sob efeito das
cargas verticais.
A Figura 23 ilustra um aparelho de apoio em neoprene fretado.
Figura 23 - Ilustração de um aparelho de apoio de neoprene, apresentado por Mason (1977, p. 170).
Os aparelhos de apoio em neoprene fretado apresentam comportamentos diferentes para cada
tipo de solicitação, conforme pode ser visto nas Figuras 24 e 25 a seguir.
7 Ver item 2.6
49
a)
b)
Figura 24 – a) Comportamento ao cisalhamento do aparelho de apoio em neoprene fretado. (BRASIL, 2004b, p. 171); b)Aparelho de apoio submetido ao cisalhamento. (Foto: autoria e data desconhecidas).
Figura 25 – Comportamento à compressão e à rotação do aparelho de apoio em neoprene fretado. (BRASIL, 2004b, p. 171).
Aparelhos de apoio de neoprene cintado (Figura 26), segundo Mason (1977, p. 170), são
utilizados no caso de o aparelho de apoio ter de ser submetido a elevadas forças de
compressão. Esse tipo de aparelho de apoio permite movimentos em uma direção, impedindo
os movimentos em outras direções.
50
Figura 26 - Ilustração apresentada por Mason (1977, p. 170) para os aparelhos de apoio de neoprene cintado. a) aparelho de apoio de neoprene cintado, em invólucros metálicos; b) aparelhos providos de guias, destinados
a permitir movimentos em uma direção, impedindo o movimento em outras ou todas as direções.
2.5.2 MESOESTRUTURA
Pfeil (1983, p. 10), define a mesoestrutura como sendo a parte da estrutura formada pelos
pilares e que tem a função de conduzir as cargas recebidas da superestrutura até a fundação.
Os pilares podem ser de concreto armado, alvenaria de pedra, madeira ou aço, sendo o
primeiro tipo aqui discutido por ser o mais utilizado na execução de pontes de concreto.
“A forma adotada para os pilares de concreto depende da altura e da importância dos esforços
horizontais.” (PFEIL, 1983, p. 48).
“Os pilares das pontes abrangem as soluções de pilar único ou pilares independentes, de
acordo com o tipo de estrutura e altura dos pilares.” (MASON, 1977, p. 146).
“Os pilares de pequena altura podem ser maciços ou formados por fustes ligados por vigas
transversais, constituindo pórticos de um ou mais vãos.” (PFEIL, 1983, p. 48). A Figura 27
apresenta esquemas de pilares em concreto armado de pequena altura.
51
Figura 27 - Esquemas de pilares em concreto armado de pequena altura: a) pilar maciço; b) pilar formado por duas colunas ligadas por uma viga transversal (pórtico de um vão); c) pilar em forma de pórtico de dois vãos. 1
- pilar; 2 - viga de capeamento; 3 – bloco (PFEIL, 1983, p. 48).
Para Mason (1977, p. 147), o pilar único é uma solução conveniente e comum para pilares de
grande altura, pois se adapta melhor às condições de resistência e estabilidade. Segundo o
autor, os pilares independentes, ou separados, podem ser adotados para pilares de média altura
ou em face de razões estéticas. Esquemas desses pilares são apresentados na Figura 28.
Figura 28 - Algumas soluções para pilares de ponte (Adaptado de MASON, 1977, p. 146). a) e c) ilustram soluções em pilar único, de seção celular, adotadas para o caso de pilares de grande altura; b) pilares
separados, para o caso de pilares de média altura.
De acordo com Mason (1977, p. 147), pilares em quadro ou contraventados são indicados
para superestruturas destinadas a vencer grandes vãos, cuja construção se deve iniciar por
balanços, a partir dos pilares.
52
“Os pilares de grande altura são, em geral, projetados com seção retangular oca, de dimensões
constantes ou variáveis. Utiliza-se, também, seção transversal aberta, em forma de H, com
dimensões constantes ou variáveis.” (PFEIL, 1983, p. 49). Esquemas de pilares de grande
altura em concreto armado são ilustrados na Figura 29.
Figura 29 - Esquema de pilares em concreto armado de grande altura: a) pilar de seção retangular oca; b) pilar de seção em forma de H; c) pórtico de vários andares. 1 - pilar; 2 - viga de capeamento; 3 - blocos; 4 -
vigas intermediárias (PFEIL, 1983, p. 49).
Segundo afirmação feita por Mason (1977, p. 148), quando a superestrutura da ponte não é
ligada monoliticamente aos pilares, conduzindo ao efeito de quadro, encontra-se apoiada nos
pilares ou encontros através dos aparelhos de apoio.
2.5.3 INFRA-ESTRUTURA
De acordo com Pfeil (1983, p. 10), a infra-estrutura de uma ponte transfere para o solo as
cargas da estrutura.
53
O Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (BRASIL, 1997, p. 133) define infra-
estrutura como a parte da construção de uma obra-de-arte que compreende as fundações e
obras de apoio, sendo que as fundações constituem a parte da construção que se destina
essencialmente a distribuir as cargas pelo terreno.
As fundações dividem-se em superficiais e profundas, podendo ser isoladas ou corridas.
2.5.3.1 Fundações superficiais
As fundações superficiais, ou diretas ou rasas, são empregadas, conforme afirma Caputo
(1987, p. 173), onde as camadas do subsolo imediatamente abaixo da estrutura são capazes de
suportar as cargas.
Caputo (1987, p. 174) e Pfeil (1983, p. 44) apresentam a seguinte divisão para as fundações
superficiais:
• fundação isolada: é a que suporta apenas a carga de um pilar isolado (carga concentrada),
podendo ser um bloco ou uma sapata:
o blocos: feitos em concreto simples ou ciclópico, são fundações construídas com
grande altura, de modo que não há necessidade de armação na face inferior; trabalham
a compressão simples;
o sapatas: são fundações em concreto armado e apresentam pequena altura em relação às
dimensões da base, havendo necessidade de armaduras na face inferior; trabalham a
flexão. Quanto à forma, são usualmente de base quadrada, retangular, circular ou
octogonal;
54
• fundação corrida: é a que transmite a carga de um muro, de uma parede ou de uma fila de
pilares.
2.5.3.2 Fundações profundas
As fundações profundas, ou indiretas, são constituídas pelas estacas e pelos tubulões, e
transmitem indiretamente a carga ao solo.
“As estacas são elementos estruturais alongados, geralmente cravados no solo por meio de
golpes, vibração ou carga estática, sendo o primeiro processo de emprego mais corrente.”
(PFEIL, 1983, p. 44).
De acordo com Pfeil (1983, p. 45), podem ser de madeira, aço ou concreto. As estacas de
madeira são em geral constituídas de peças roliças, descascadas e secas ao ar; as de aço são
formadas por perfis laminados simples ou compostos - perfis I, H, duplo, etc; e as de concreto
podem ser do tipo pré-moldada, protendida ou não, ou moldadas in loco.
Os tubulões são fundações profundas construídas por escavação, manual ou mecânica, no interior de camisas metálicas ou de concreto armado, geralmente circulares, posteriormente preenchidos de concreto. A escavação pode ser executada a céu aberto ou sob ar comprimido, dependendo da presença de água no terreno. O diâmetro externo dessas camisas varia de 1,20m a 3,00m (PFEIL, 1983, p. 45).
2.5.4 ENCONTROS
Encontros, de acordo com Pfeil (1983, p. 10), são elementos construtivos de transição entre a
estrutura da ponte e o terrapleno, permitindo a integração da obra-de-arte com o terrapleno, os
55
quais servem para proteger as extremidades do aterro contra erosão e absorver os esforços
horizontais aplicados no tabuleiro, decorrentes da frenagem dos veículos, podendo ser
dispensados em obras cujos aterros de acesso não apresentam perigo de erosão pelo curso
d’água. Servem ainda de apoio para o estrado/tabuleiro.
“[...] Em certos casos, com maior freqüência em pontes rodoviárias de pequeno porte, é usual
suprimir os encontros ou estruturas de transição, projetando balanços da superestrutura nos
vãos extremos e prevendo taludes adequados para os aterros de acesso.” (MASON, 1977, p.
158).
As Figura 30 e 31 ilustram algumas soluções adotadas para os encontros de pontes
rodoviárias.
Figura 30 - Solução apresentada por Mason (1977, p. 158) para encontro de pontes rodoviárias.
56
Figura 31 - Solução para encontros de vãos extremos com balanços e placas de transição (MASON, 1977, p. 160).
“Os encontros de concreto armado podem ser projetados com a parte superior aberta [...]. As
alas laterais podem ser isoladas da parede frontal, ou ligadas à mesma, formando uma
estrutura inteiriça.” (PFEIL, 1983, p. 50).
2.6 CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DAS PONTES
Considerando-se a geometria das pontes, faz-se conveniente e necessário apresentar algumas
definições, dadas de acordo com Pfeil (1983, p. 41).
• Tramo ou vão: é parte da superestrutura de uma ponte situada entre dois elementos
sucessivos de sua mesoestrutura;
• Vão teórico: o vão teórico do tramo de uma ponte é a distância horizontal entre eixos
de dois apoios contíguos da uma estrutura;
• Vão livre: o vão livre do tramo de uma ponte é a distância, medida paralelamente ao
eixo da obra de arte, entre os paramentos interiores de dois apoios ou de pilares e
encontros;
57
• Altura de construção: é a distância, medida verticalmente, entre o ponto mais alto da
superfície do estrado e o ponto mais baixo da superestrutura, na seção considerada
(Figura 32);
• Altura livre: em uma determinada seção de uma ponte, é a distância vertical entre o
ponto mais baixo da superestrutura e o ponto mais alto do obstáculo transposto pela
ponte na seção considerada (Figura 32);
• Gabarito: o gabarito, de uma estrada ou via navegável, é o espaço livre a ser deixado
sob a ponte, sendo definido por uma altura livre e uma largura livre (Figura 32).
Podem ser definidos dois tipos de gabarito: 1) gabarito da via que passa sobre a ponte,
e 2) gabarito do obstáculo, que pode ser uma via navegável ou outra estrada;
Figura 32 - Altura de construção e gabarito da estrutura. (Adaptado de Almeida e Souza, 1997, p. 138).
• Esconsidade: quando o eixo longitudinal da ponte não forma um ângulo reto com o
eixo longitudinal do obstáculo proposto, diz-se que a ponte é oblíqua ou esconsa,
sendo o último termo o de maior emprego. Uma ponte é considerada esconsa à direita
ou à esquerda quando seu eixo longitudinal inclina-se para a direita ou para a esquerda
da perpendicular ao eixo longitudinal do obstáculo transposto.
A Figura 33 esquematiza a esconsidade à esquerda e à direita de uma ponte.
58
Figura 33 - Ilustração da esconsidade à direita (a) ou à esquerda (b). A esconsidade é o ângulo do eixo do rio com a normal ao eixo da ponte (PFEIL, 1983, p. 42).
2.7 PRINCIPAIS TIPOLOGIAS DE PONTES E VIADUTOS EM CONCRETO
ARMADO
São apresentas, a seguir, algumas características dos principais tipos de OAEs em concreto
armado.
2.7.1 PONTES EM VIGAS CONTÍNUAS
Segundo Pfeil (1983, p. 83), as pontes em vigas contínuas são estruturalmente eficazes devido
à redução dos momentos no meio dos vãos causada pela continuidade das vigas. Esquemas de
pontes/viadutos com vigas contínuas são apresentados nas Figuras 34 a 36.
59
Figura 34 - Esquema de viga contínua (SÃO PAULO, 1999, P. 60).
Figura 35 - Esquemas de pontes em vigas contínuas com encontros: a) viga contínua com altura constante;
b) viga contínua com altura variável (mísulas). (Adaptado de PFEIL, 1983, p. 83).
a)
b)
Figura 36 – Exemplos de estruturas reais em viga contínua. a)Viga contínua com altura constante; b) viga contínua com altura variável. (Fotos: autoria e data desconhecidas).
As vigas de altura constante apresentam maior simplicidade de formas, sendo recomendadas para vãos pequenos e médios. As vigas com altura variável são mais eficientes do que as de altura constante, pois o aumento de inércia nos apoios reduz os momentos atuantes no meio do vão (PFEIL, 1983, p. 83).
“As pontes em vigas contínuas de comprimento muito longo podem ser divididas em trechos,
por meio de juntas nos pilares ou de rótulas nos vãos.” (PFEIL, 1983, p. 86). Essa situação é
ilustrada pela Figura 37.
60
Figura 37 - Esquemas de pontes com dois trechos contínuos, separados por juntas no tabuleiro: a) solução com duas juntas no tabuleiro (viga simplesmente apoiada); b) solução com uma junta no tabuleiro; c) pormenor da
rótula; apoio na rótula pode ser fixo, móvel ou elastomérico (PFEIL, 1983, p. 86).
2.7.2 PONTES EM QUADRO OU PÓRTICOS
No caso das pontes em quadro ou pórticos, Pfeil (1983, p. 86) as caracteriza como estruturas
em que as vigas têm continuidade com os pilares. Exemplos de pórticos em concreto armado
são apresentados na Figura 38.
Figura 38 - Exemplos de pórticos de concreto armado: a) pórtico de um vão, biengastado; b) pórtico de um vão, biarticulado; c) pórtico de dois vãos, com rótulas nas bases das colunas; d) pórtico de um vão com dois
andares; e) pórtico biapoiado, funcionando como viga. (PFEIL, 1983, p. 86).
Segundo afirmações feitas por Pfeil (1983, p. 87), as estruturas das pontes podem ser
aporticadas nas direções longitudinal e transversal, ou em ambas as direções. Ainda segundo o
autor, as pontes em vigas ou pórticos de concreto armado ficam limitados a vãos da ordem de
30m a 40m.
A Figura 39 apresenta esquemas estruturais de pontes em pórtico, enquanto que a Figura 40
apresenta uma estrutura real desse tipo.
61
Figura 39 - Esquemas estruturais de pontes em pórtico. a) Viaduto em pórtico biengastado, sobre uma via urbana; o aterro avança até a parede vertical do pórtico, sendo contido lateralmente por alas engastadas no
pórtico ou por muros com fundação independente; b) ponte em pórtico, sobre uma via navegável; pórtico contínuo de três vãos, com montantes inclinados; c) viaduto em pórtico, sobre uma rodovia de duas pistas, com
canteiro central; estrutura formada por um vão central, elasticamente engastado em quadros triangulares (PFEIL, 1983, p. 87).
Figura 40 – Exemplo de uma estrutura real - viaduto em pórtico. (Foto: autoria e data desconhecidas).
62
2.7.3 PONTES EM ARCO OU ABÓBADA
“Denominam-se abóbadas os arcos de pequena espessura e grande largura.” (PFEIL, 1983, p.
88).
Nas pontes com tabuleiro superior, os elementos de apoio do tabuleiro sobre o arco são denominados tímpanos. Nas pontes antigas, os tímpanos eram geralmente cheios, sendo constituídos de material de enchimento (terra, pedra ou concreto magro), contido pelas paredes laterais. Como os tímpanos cheios aumentam o peso próprio da obra, os construtores passaram a adotar tímpanos vazados, constituídos por pilares ou paredes de concreto armado. Os tímpanos podem ser vazados na direção longitudinal e na direção transversal. Nas pontes com tabuleiro inferior, o tabuleiro é suspenso nos arcos por meio de tirantes ou pendurais. (PFEIL, 1983, p. 89).
As Figuras 41 a 46 apresentam esquemas e fotos de OAEs reais em arco.
Figura 41 - Esquema de ponte em arco inferior (SÃO PAULO, 1999, p. 60).
Figura 42 – Ponte em arco inferior. (Foto: autoria e data desconhecidas).
63
Figura 43 - Esquema de ponte em arco intermediário (SÃO PAULO, 1999, p. 61).
Figura 44 – Ponte em arco intermediário sobre o Rio das Antas, em Bento Gonçalves/RS.
(http://baixaki.ig.com.br/site/w3291.htm?ctx=2034; acesso em 07/11/2005).
Figura 45 - Esquema de ponte em arco superior (SÃO PAULO, 1999, p. 60).
Figura 46 – Ponte em arco superior. (Foto: autoria e data desconhecidas).
64
2.8 DEMAIS CONCEITOS E DEFINIÇÕES RELACIONADOS ÀS PONTES E
VIADUTOS
A seguir, são apresentados mais alguns conceitos referentes às pontes e viadutos, dados
segundo definições de Pfeil (1983).
• Viadutos de meia encosta: são os viadutos construídos em encostas de grande
inclinação transvesal, devido ao volume requerido pelo aterro e a dificuldade de
manutenção de sua estabilidade. Conforme a seção transversal da estrada seja
totalmente em aterro, ou aterro e corte, o viaduto apresentará estrado completo em
largura (correspondente à estrada com seção em aterro), ou estrado de largura parcial
(correspondente à estrada em aterro e corte).
A Figura 47 ilustra um viaduto de meia encosta de estrado com largura total.
Figura 47 – Viaduto de meia encosta. (PFEIL, 1983, p. 12).
• Pontes flutuantes: são pontes utilizadas, em sua grande maioria, em obras provisórias,
e cujos suportes são constituídos por elementos de concreto armado ou chapa metálica
que permitem à estrutura flutuar sobre a água.
65
• Pontes com estrado móvel: são aquelas em que um ou mais vãos possuem dispositivos
para movimentos de translação ou rotação, liberando esses vãos para passagem de
embarcações de grande altura. São utilizadas na transposição de vias navegáveis,
quando o greide8 da estrada não é suficiente para permitir a passagem de embarcações
sob a ponte.
• Passagens superior e inferior: são obras que permitem o cruzamento de duas vias em
níveis diferentes. Constituem-se, em geral, de viadutos, podendo também ser
constituídas por obras enterradas.
A Figura 48 apresenta um exemplo de passagem superior: um viaduto sobre linha
férrea, enquanto que a Figura 49 apresenta uma passagem inferior.
Figura 48 – Viaduto sobre linha férrea. Exemplo de uma OAE considerada como uma passagem superior.
(Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).
Figura 49 – Passagem inferior a uma rodovia. (Foto: José Bento Ferreira, s.d.)
8 Greide: projeção vertical do eixo da estrada; traçado em perfil (BRASIL, 1997, p. 267).
66
3 CONSIDERAÇÕES SOBRE A INFLUÊNCIA DOS FATORES
AMBIENTAIS NA DEGRADAÇÃO DAS OAES
As diversas manifestações patológicas - e suas velocidades de degradação - apresentadas
pelas OAEs têm suas origens não só na falta de manutenção e conservação adequadas das
estruturas, mas também nas características do entorno dessas obras.
O meio ambiente ao redor de uma estrutura exerce forte influência sobre o comportamento
dessa estrutura no que diz respeito à durabilidade dos materiais empregados na sua construção
e/ou recuperação. O meio ao redor de cada OAE possui características específicas, com
fatores ambientais específicos para cada caso, que podem até mesmo influenciar de forma
negativa a vida útil da estrutura.
O meio ambiente onde se insere uma estrutura deve ser considerado não só quando se
realizam avaliações sobre as causas da degradação dessa estrutura, mas também nos processos
de manutenção e recuperação da mesma. É conhecido que ambientes agressivos são
extremamente nocivos ao concreto armado por provocarem o surgimento de manifestações
patológicas, que podem levar a estrutura à ruína se não forem controladas e solucionadas a
tempo. Ambientes com elevados teores de CO2 no ar, por exemplo, podem provocar a
despassivação e corrosão das armaduras, processos ocasionados pelo avanço da carbonatação
do concreto (LENCIONI; LIMA, 2004, p. IV-12). A principal solução para evitar esses
problemas é a realização de inspeções rotineiras e manutenções preventivas nas estruturas
para detectar e evitar o desenvolvimento precoce de ações deletérias, e que ao mesmo tempo
busquem as causas das manifestações patológicas.
O conhecimento das características do entorno de uma obra permite definir quais as possíveis
causas do envelhecimento precoce de uma OAE em concreto armado, bem como estimar a
67
vida útil dessa estrutura, o desempenho de materiais de recuperação empregados, os intervalos
de tempo adequados para realização das inspeções rotineiras, entre outros.
A seguir, é apresentada uma breve discussão sobre a influência das condições ambientais
brasileiras (fatores ambientais) na degradação de uma obra-de-arte especial em concreto,
buscando, inclusive, caracterizar a influência das dimensões climáticas sobre as estruturas de
concreto.
3.1 CONSIDERAÇÕES SOBRE OS ASPECTOS CLIMÁTICOS BRASILEIROS
De acordo com Lima, Morelli e Lencioni (2005, p. 637), o clima brasileiro tem como
principais características temperaturas variando de amenas a elevadas e grandes variações dos
índices pluviométricos.
“O Brasil está localizado entre os trópicos de Câncer e Capricórnio, havendo a predominância
dos climas tropical e equatorial. Por isso, ao contrário do que ocorre na Europa e nos países
Norte-Americanos, no Brasil as temperaturas médias anuais são mais elevadas.” (LIMA;
MORELLI; LENCIONI, 2005, p. 637).
O clima brasileiro conta ainda com grandes variações regionais, podendo ser: úmido,
subúmido, semi-árido, árido e montanhoso. Ocorre, por conseqüência disso, a seguinte
subdivisão, segundo Mascaró (s.d., p. 139), baseada na classificação de Köppen:
• clima tropical úmido (Aw, Cw) – temperaturas acima dos 18ºC e períodos alternados
de chuvas intensas e de seca;
• clima equatorial úmido (Am, Af) – temperaturas acima de 22ºC e chuvas abundantes;
68
• clima semi-árido (BSh) – fraca nebulosidade, forte insolação e altas taxas de
evaporação;
• clima subtropical superúmido (Cf) – sem estação seca e com inverno fraco.
A predominância dessa subdivisão do clima nas regiões brasileiras pode ser visualizada no
mapa a seguir (Figura 50).
Figura 50 - Grandes zonas climáticas brasileiras. (MASCARÓ, s.d., p.139).
Além das variações apresentadas acima, em macro-regiões, ou seja, considerações de macro-
clima, com variáveis climáticas em grande escala, faz-se ainda considerações a respeito do
clima nas proximidades da construção.
“Alguns autores classificam os climas em microclima, mesoclima e macroclima; outros, em
clima regional, clima local e clima no entorno da edificação, sendo que estas classificações se
referem sempre à proximidade da edificação.” (LIMA; MORELLI, 2003, p. 9).
69
Com base nas definições do DURACRETE (1999), pode-se relacionar as seguintes
características para os climas regional, local e de superfície:
• clima regional: é o clima em uma macro região onde uma estrutura está localizada; as
estruturas, individualmente, não influenciam no clima regional; os dados
climatológicos – temperatura, umidade relativa, direção e velocidade do vento,
precipitação, entre outros - obtidos por meio de estações meteorológicas, são
utilizados para caracterizar o clima regional;
• clima local: trata-se de uma transformação do clima regional, havendo diferenças
climatológicas entre os climas regional e local; as estruturas/edificações passam a
influenciar no clima, provocando essas diferenças;
• clima na superfície ou próximo da superfície: é conseqüência do clima local,
considerando-se ainda que o clima é afetado pelos detalhes e pela geometria da
edificação, e pelas propriedades dos materiais; nessas condições, podem ser
verificadas diferenças de temperatura, umidade superficial, evaporação, deposição de
Cloretos, etc.
Uma idéia das dimensões relacionadas à essas classificações pode ser visualizada na Tabela 1.
Tabela 1 - Dimensões do clima. (DURACRETE, 1999). CLIMA EXTENSÃO VERTICAL EXTENSÃO HORIZONTAL
Clima regional (regional climate) 1 - 200km 1m - 100km
Clima local (local climate) 100m - 10km 0,1m - 1kmClima na superfície ou próximo à superfície
(near surface or surface climate)0,01m - 100m 0,01m - 10m
As dimensões apresentadas na Tabela 1 podem ser melhor visualizadas no diagrama da Figura
51, observando-se a influência das cidades e do ambiente construído nos referidos climas.
70
Figura 51 - Dimensões do clima. (Adaptado de DURACRETE, 1999, p. 10).
3.2 INFLUÊNCIA DOS FATORES AMBIENTAIS NA DEGRADAÇÃO DAS
ESTRUTURAS DE CONCRETO
As estruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de forma a fornecer durante sua
vida de serviço (período após o qual a estrutura deve passar por recuperações) condições
adequadas de uso e de segurança aos que delas se utilizam.
Quando se considera a vida de serviço de uma estrutura de concreto, as condições ambientais
sob as quais essa estrutura está exposta são tão importantes quanto suas propriedades
mecânicas. Temperatura, umidade relativa, vento, poluição, agressividade da água, entre
outros, são fatores que influenciam na degradação das estruturas de concreto.
A seguir, são feitas considerações a respeito da influência de alguns fatores ambientais na
durabilidade das estruturas de concreto.
71
3.2.1 TEMPERATURA E VARIAÇÃO TÉRMICA
A influência da temperatura tende a ser ignorada nas definições dos processos de degradação. No entanto, sua influência é extremamente importante, uma vez que as reações químicas de degradação são aceleradas com o aumento da temperatura. Uma regra comum diz que, segundo GEHO-CEB (1993)9, um aumento na temperatura de 10oC dobra a velocidade das reações. (LIMA; MORELLI, 2003, p.6).
As variações térmicas do ambiente, segundo Lima e Morelli (2003, p. 6), exercem influência
nos processos físicos e químicos de degradação das estruturas de concreto. O clima brasileiro
apresenta consideráveis amplitudes térmicas e elevadas temperaturas médias anuais, como
pode ser visto nos mapas das Figuras 52 e 53, respectivamente, fatos que exercem grande
influência nos processos de degradação das obras em concreto.
Figura 52 – Mapa brasileiro de temperatura média anual – período 1931-1990. (INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA, 2004. Disponível em: <http://www.inmet.gov.br/produtos> , acesso em 28 mar. 2004).
9 GEHO-CEB. Durabilidad de estructuras de hormigón. Guia de Diseño. CEB Boletim n.12, Madrid, 1993.
72
Figura 53 – Amplitude térmica mensal média registrada no período de 1931 a 1990. (LIMA; MORELLI, 2003, p. 17).
O concreto de cimento Portland apresenta características de resistência que o tornam mais susceptível à ação da variação de temperatura externa. Essas características são aquelas relativas à baixa resistência à tração e ao seu tipo de ruptura, em especial quando submetido a esforços de tração, apresentando um comportamento de ruptura frágil. Essas propriedades estão associadas às características da matriz de cimento hidratado e à zona de transição. (LIMA, 2005, p. 720).
A norma brasileira NBR 6118 (ABNT, 2004) contempla valores entre 10 a 15oC como
amplitudes máximas anuais. Amplitudes térmicas acima desses valores indicam a necessidade
de cuidados especiais no dimensionamento de uma estrutura de concreto.
As variações térmicas diárias, mensais e anuais são bastante significativas, uma vez que a matriz endurecida não é capaz de absorver as deformações provocadas por essas variações, especialmente as variações mensais e anuais, mais importantes devido à baixa condutividade térmica do concreto. (LIMA, 2005, p. 720). Vários fatores intrínsecos, como fator a/c, proporção entre os materiais e tipo de cimento e de cura, interferem no comportamento dos concretos frente a essas variações térmicas do ambiente. Fatores extrínsecos, como umidade relativa e pluviosidade, também interferem no comportamento dos concretos e das estruturas com eles construídas. (LIMA, 2005, p. 720).
73
Almusallam (2003), afirma, por exemplo, que a temperatura do ar, a umidade relativa e a
velocidade do vento afetam as propriedades tanto do concreto fresco quanto do concreto
endurecido. Temperatura elevada e baixa umidade relativa aceleram a retração plástica do
concreto. Devido ao fenômeno de retração, surgem tensões que geram fissuras, as quais
degradam o concreto, principalmente por permitirem a penetração de oxigênio e umidade no
material, dando origem à corrosão das armaduras.
3.2.2 VENTO
A incidência do vento nas construções também influi na degradação das mesmas, já que altera
a incidência de chuvas e a deposição de partículas.
3.2.3 CHUVA E UMIDADE RELATIVA
“A maior ou menor incidência de chuvas e a umidade relativa do ambiente comandam a
presença e disponibilidade de água para que as reações de degradação possam acontecer.”
(LIMA; MORELLI; LENCIONI, 2005, p. 642).
A disponibilidade de água nos poros do concreto também está associada com os mecanismos de transporte, que regem as trocas com o meio ambiente e a disponibilidade de água livre para participar e propiciar as reações de degradação. Esses mecanismos de transporte fazem com que, constantemente, a estrutura troque água e substâncias com o meio ambiente. (LIMA, 2005, p. 723).
A umidade no interior dos poros do concreto é um fator que interfere na velocidade de
corrosão das armaduras.
74
3.2.4 CHUVA ÁCIDA
A lixiviação do concreto é outro mecanismo de degradação fortemente influenciado pelos
fatores ambientais. A água, pura ou agressiva, degrada o concreto de forma também relevante.
Um exemplo de ataque por água agressiva é o provocado pela chuva ácida.
A chuva ácida é resultante da combinação dos gases presentes na poluição atmosférica com o hidrogênio presente na atmosfera sob a forma de vapor de água. Juntamente com os gases produzidos por fábricas e motores, são liberados para a atmosfera óxidos de enxofre, os quais reagem com o vapor de água produzindo Ácido sulfúrico (H2SO4), que é diluído na água de chuva e dá origem à chuva ácida. A chuva ácida apresenta um pH entre 4,5 e 2,2; uma chuva normal possui pH=5. Por conseqüência disso, as águas de chuva ficam carregadas de compostos agressivos, principalmente Ácido sulfúrico, que ao atingir as estruturas de concreto provocam sua degradação. (LENCIONI; LIMA, 2004, p. IV.16).
As fotos da Figura 54 apresentam uma estrutura possivelmente degradada por ação da chuva
ácida.
Figura 54 – Estrutura de concreto que pode ter sido degradada por ação da chuva ácida; a matriz de cimento foi degradada, expondo os agregados. (Fotos: Gibson Rocha Meira, 2001).
75
3.2.5 POLUENTES
A presença de substâncias agressivas na atmosfera também é um fator muito importante a ser
considerado quando se trata da degradação das estruturas de concreto causada por fatores
ambientais.
De acordo com Lencioni e Lima (2004, p. IV-16), o Dióxido de Carbono (CO2) presente na
atmosfera, por exemplo, é um dos principais fatores desencadeantes do processo de
carbonatação do concreto e subseqüente corrosão das armaduras, uma das manifestações
patológicas que mais afeta e degrada as estruturas de concreto.
A degradação das estruturas de concreto devida à presença de substâncias na atmosfera também pode estar relacionada com a presença de partículas sólidas, que se depositam na superfície das peças estruturais e, com a ocorrência de chuvas, criam ambiente propício para a dissolução da matriz, por gerar produtos ácidos, e/ou para o crescimento de fungos e vegetação. (LIMA, 2005, p.732).
3.2.6 INSOLAÇÃO
Lima (2005, p. 732) afirma que a insolação (radiações presentes na luz solar) não afeta as
estruturas de concreto, mas, quando associada à temperatura, à umidade ou ao vento, pode
interferir, por exemplo, na temperatura no interior das peças estruturais.
Segundo Lima, Lencioni e Morelli (2005, p. 3), a insolação influi diretamente na durabilidade
dos materiais de construção civil. Com base nas informações apresentadas pelos autores,
pode-se afirmar que, no caso das obras-de-arte especiais em concreto, componentes da
estrutura, tais como aparelhos de apoio e revestimentos do tabuleiro, são afetados pela
insolação, pois esta degrada os materiais utilizados (borrachas e asfalto, por exemplo).
76
3.3 INFUÊNCIA DOS DIFERENTES AMBIENTES NA DURABILIDADE DAS
PONTES E VIADUTOS EM CONCRETO
A ação do meio sobre uma estrutura de concreto pode ser caracterizada de acordo com o
ambiente onde estiver inserida essa estrutura, ou seja, de acordo com um ambiente rural,
urbano, marinho ou um ambiente específico (atmosferas viciadas ou industriais).
No caso das OAEs, os ambientes urbano, industrial e marinho são os ambientes mais
importantes de serem estudados, devido à sua agressividade e ao maior número de obras sob
ação desses meios.
3.3.1 AMBIENTE URBANO
O ambiente urbano, característico dos centros populacionais, produz mudanças na natureza
das propriedades da superfície e da atmosfera de uma região. Apresenta impurezas em forma
de óxidos, fuligem e substâncias ácidas agressivas na atmosfera, originadas principalmente
pelo elevado número de veículos automotores existentes nas cidades e pelas elevadas taxas de
esgoto, alterando o meio ambiente original. Essas impurezas participam de vários dos
processos de degradação do concreto, entre eles a carbonatação e a degradação por chuva
ácida.
Além desses aspetos, o DURACRETE (1999) aponta como características do ambiente
urbano mudanças na distribuição da temperatura, na umidade relativa, no regime de ventos e
77
de chuvas, na vegetação, entre outros. Essa situação pode ser visualizada pelo esquema da
Figura 55 a seguir.
Figura 55 - Atmosfera urbana – distribuição de temperaturas devido ao meio ambiente urbano. (Adaptado de DURACRETE, 1999, p. 46).
3.3.2 AMBIENTE INDUSTRIAL
O ambiente industrial apresenta uma atmosfera contaminada por gases ácidos, compostos
principalmente por Sulfatos e Monóxido e Dióxido de carbono, e cinzas, contaminando o
meio ambiente de uma forma geral. Os gases ácidos, segundo Helene (1986), contribuem para
a redução da alcalinidade do concreto e aumentam a velocidade de carbonatação, destruindo a
película passivadora do aço.
A contaminação da atmosfera também contribui para a formação de chuvas ácidas e para a
deposição de partículas sólidas que estejam em suspensão na atmosfera, formando depósitos
que, com a ocorrência de chuvas, provocam a acidificação na superfície do concreto.
[...] as indústrias possuem microclimas bastante peculiares. Como exemplo, pode-se citar as fábricas de papel e celulose que, com seus tanques de branqueamento, contaminam com Cloretos todo o entorno; o ataque nesses casos é superior ao provocado pela pior condição de exposição ao ambiente marinho. (LIMA, 2005, p 744).
78
3.3.3 AMBIENTE MARINHO
No caso do ambiente marinho, tem-se na atmosfera, segundo Helene (1986) um elevado teor
de Cloretos de sódio e magnésio, quer em forma de cristais, quer em forma de gotículas de
água salgada, podendo conter também Sulfatos. Esses elementos são extremamente agressivos
ao concreto, acelerando o processo de corrosão das armaduras.
A água do mar apresenta características diferenciadas de ataque às estruturas de concreto,
sendo comum uma divisão do ambiente marinho em diferentes zonas, conforme pode ser
visualizado na Figura 56.
Figura 56 - Apresentação das distintas regiões (zonas) de agressividade às estruturas de concreto armado – (adaptado de MEHTA; MONTEIRO, 1994, p. 182).
79
4 PRINCIPAIS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS OBSERVADAS
EM PONTES E VIADUTOS EM CONCRETO ARMADO
Neste capítulo são apresentadas as principais manifestações patológicas observadas nas obras-
de-arte especiais executadas em concreto armado.
Os problemas patológicos observados nas estruturas de concreto afetam sua segurança e
durabilidade e são originários de diversos fatores associados às fases projeto e de construção,
uso e manutenção de uma obra. Cada manifestação patológica apresenta, normalmente, uma
sintomatologia própria que permite sua identificação.
Os principais efeitos das manifestações patológicas sobre as estruturas de concreto de uma
forma geral são: a degradação da aparência da estrutura, ocasionada pelo surgimento de
manchas, eflorescências, estalactites, fissuras e deformações excessivas no concreto; a perda
de rigidez e resistência da estrutura, provocadas pela presença de fissuras, pelo destacamento
ou desagregação do concreto, ou pela corrosão das armaduras; e a redução da vida útil da
estrutura, que ocorre quando os efeitos citados atingem um nível de comprometimento que
afeta a segurança e impedem a continuidade do uso da mesma.
4.1 CAUSAS DA ORIGEM DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS
Segundo o Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (BRASIL, 1994b, p. 3), as causas
do surgimento das manifestações patológicas e da conseqüente degradação das estruturas de
concreto podem ter origem humana, natural ou acidental. Sendo assim, pode-se apresentar um
80
quadro resumo dessas causas, elaborado com base nas informações contidas no Manual de
Inspeção de Obras-de-Arte Especiais do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
(BRASIL, 1994b). Esse quadro resumo é apresentado na Tabela 2 a seguir.
Tabela 2 - Quadro resumo das principais causas das manifestações patológicas nas estruturas de concreto, elaborado segundo informações contidas no Manual de Inspeção de Obra- de-Arte Especiais do Departamento
Nacional de Estradas de Rodagem (BRASIL, 1994b).
Agentes animais: ação de esgotos e dejetos animais.
Adoção de materiais inadequados ou de baixa qualidade.
Despreparo técnico para a execução.
Execução em desacordo com o projeto.
Negligência na execução.
Ação da temperatura, do vento, da chuva, da abrasão, da
vibração, etc.Presença de águas agressivas ou puras, sulfatos, sais,
oxigênio; processo de carbonatação do concreto.
Enchentes, choques, incêndios, recalques, deslizamentos
de terra, explosões, etc.
CAU
SAS
AC
IDE
NTA
IS
Sobrecargas excessivas.
Falta de programa de manutenção.
DEGRADAÇÃO FÍSICA DOS
MATERIAISDEGRADAÇÃO QUÍMICA DOS
MATERIAISDEGRADAÇAO BIOLÓGICA
DOS MATERIAIS
CAU
SAS
HU
MAN
ASC
AUSA
S N
ATU
RAI
S
Agentes vegetais: ação de fungos e raízes.
FASE DE PROJETO
FASE DE EXECUÇÃO
FASE DE UTILIZAÇÃO
Projeto incompleto.
Erros de cálculo e ou detalhamento.
Modelo de análise inadequado.
Especificação de materiais inadequados.
Inadequação do projeto ao ambiente.
Má concepção estrutural do projeto.
Souza e Ripper (1998, p. 23), realizaram um levantamento de porcentagens das causas de
ocorrência de problemas patológicos em estruturas de concreto, levantando dados obtidos por
pesquisadores de diversos países, e apresentaram os resultados mostrados na Tabela 3.
81
Tabela 3 – Análise percentual das causas de problemas patológicos em estruturas de concreto. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 23).
Edward Grunau Paulo Helene (1992)
D.E. Allen (Canadá) (1979)
C.S.T.C. (Bélgica) Verçoza (1991)
C.E.B. Boletim 157 (1982) 50 10Faculdade de Engenharia
da Fundação Armando Álvares Penteado Verçoza
(1991)
18 6 52 24
B.R.E.A.S. (Reino Unido) (1972)
Bureau Securitas (1972) 12E.N.R. (U.S.A.)
(1968 - 1978)
S.I.A. (Suíça) (1979) 46 \\\\ 44 10
Dov Kaminetzky (1991) 51 16
Jean Blévot (França) (1974) 35 \\\\ 65 \\\\
L.E.M.I.T. (Venezuela) (1965 - 1975)
19 5 57 19
40
CAUSAS DOS PROBLEMAS PATOLÓGICOS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO
FONTE DE PESQUISA Concepção e Projeto Materiais Execução Utilização e Outras
46 22
88
9 6
10
55 \\\\
44 18 28
58 12 35 11
1075
49
40
1715
4.2 PRINCIPAIS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS
Nince (1996), dentre diversos outros pesquisadores brasileiros, realizou uma pesquisa de
incidência de manifestações patológicas em estruturas de concreto na região Centro-Oeste do
país, e apresentou como resultado o gráfico da Figura 57.
82
26,0%
60,2%
23,2%
30,1%
15,4%
4,1%7,3%
15,4%11,8%
13,0%
1,6%
30,5%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
FlechasFissurasInfiltraçõesCorrosãoEsfoliaçãoDesagregaçãoSegregaçãoRecalqueColapso Parcial ou TotalArmadura ExpostaCarbonataçãoOutras
Figura 57 - Incidência de manifestações patológicas no Distrito Federal. (NINCE, 1996).
A seguir, são relacionadas as principais manifestações patológicas observadas nas pontes e
viadutos em concreto armado, apresentando para cada manifestação patológica uma breve
descrição de sua sintomatologia, dos danos causados à estrutura de concreto, e de seus
mecanismos de degradação.
4.2.1 FISSURAÇÃO
Souza e Ripper (1998, p. 57) afirmam que as fissuras podem ser consideradas uma
manifestação patológica característica das estruturas de concreto, sendo um dos danos de
ocorrência mais comum. Sua caracterização depende sempre de sua origem, intensidade e
magnitude, considerando o fato de que o concreto, por ser um material com baixa resistência à
tração, fissura sempre que tensões trativas, instaladas por diversos motivos, superam a sua
83
resistência última à tração. De uma forma geral, a norma ABNT NBR6118:2004 (2004)
define como limite de abertura para as fissuras de uma estrutura de concreto o valor de
0,4mm, considerando a proteção das armaduras e a durabilidade da estrutura.
4.2.1.1 Sintomatologia e danos ao concreto
Segundo Cánovas (1994, p. 119) as fissuras em estruturas de concreto podem manifestar-se
após anos, semanas, dias ou até mesmo horas, podendo ser provocadas por múltiplas causas.
Distinguem-se não só pela idade de aparição, mas também pela sua forma e trajetória,
abertura, movimento etc.
Ainda segundo Cánovas (1994, p. 120), além de afetar esteticamente as estruturas e oferecer
uma sensação de insegurança aos seus usuários, as fissuras facilitam o ingresso de agentes
químicos que degradam ou agravam o processo de degradação do concreto.
4.2.1.2 Mecanismos de degradação
Os mecanismos de degradação causadores das fissuras em estruturas de concreto são vários.
Os tipos mais comuns de fissuras serão apresentados divididos em dois grupos: o das causas
intrínsecas e o das causas extrínsecas. Entenda-se por causas intrínsecas os processos de
degradação do concreto que têm origem na própria estrutura, isto é, que têm origem nos
materiais e processos construtivos utilizados na obra, tanto no que diz respeito a falhas
humanas de execução quanto a reações químicas internas do próprio concreto, em especial da
84
hidratação do cimento. No caso das causas extrínsecas, são as causas de degradação que
independem da estrutura em si e da composição do material empregado, sendo consideradas
fatores externos de agressão ao concreto, como, por exemplo, sobrecargas exageradas
aplicadas durante o uso da estrutura, choques mecânicos, recalques, variações de temperatura,
ventos e pluviosidade, ações químicas causadas por elementos externos ao material e ações
biológicas.
Os tipos mais comuns de fissuras serão aqui apresentados, divididos nos grupos de causas
intrínsecas (retração plástica do concreto, assentamento plástico do concreto, movimentação
de fôrmas e escoramentos, deficiências de projeto e execução, retração térmica do concreto) e
de causas extrínsecas (assentamento de apoios e fundações, variações térmicas, sobrecargas,
corrosão das armaduras, reação álcali agregado, ataque por sulfatos).
4.2.1.2.1 Fissuras de causas intrínsecas
Fissuração por retração plástica do concreto
As fissuras por retração plástica, de acordo com Souza e Ripper (1998, p. 61), são causadas
por uma contração irreversível da massa de concreto devido à evaporação excessivamente
rápida da água que foi utilizada em excesso na elaboração do material, não estando
relacionada ao comportamento reológico próprio do concreto. Cánovas (1994, p. 125) expõe
que o tempo compreendido entre a aplicação do concreto e o surgimento dessas fissuras pode
estar compreendido entre 2 e 4 horas.
85
Cánovas (1994, p. 124), afirma que as fissuras de retração plástica são produzidas por tensões
capilares nos poros do concreto, cheios de água, aparecendo como conseqüência do retardo no
processo de cura e proteção do concreto fresco. Ao desaparecer por evaporação a umidade
brilhante da superfície do concreto e não havendo compensação da falta de água superficial, a
água contida nos interior dos poros do concreto migra até a superfície, devido à alta
velocidade de evaporação, e surgem as fissuras de retração plástica.
Ainda segundo Cánovas (1994), esse tipo de fissura é muito importante no caso de elementos
estruturais nos quais há predominância da superfície sobre o volume, como no caso das lajes,
pisos e pavimentos; e especialmente quando há perda rápida de água causada pela ação do
tempo seco, dos ventos e de altas temperaturas. A Figura 58 a seguir esquematiza a
característica das fissuras por retração plástica.
Figura 58 – Fissuras por retração plástica. (ISAÍA, 1985, p. 35).
Fissuração por assentamento plástico do concreto
Durante as primeiras horas após o lançamento e adensamento do concreto, as partículas sólidas da mistura tendem a se movimentar para baixo devido à ação da
86
gravidade (sedimentação), havendo um deslocamento de ar aprisionado e da água para a superfície (exsudação). (DAL MOLIN, 1988, p. 4).
Segundo Dal Molin (1988, p. 4), a perda de ar e água durante o assentamento do concreto
causa uma redução no volume da massa em estado plástico (não endurecido), que se desloca
para baixo na fôrma. As fissuras surgem quando há o impedimento da homogeneidade desse
assentamento por algum obstáculo, o qual pode ser a armadura e/ou os agregados de maiores
dimensões, bem como a própria fôrma. As fissuras devido à presença de armaduras
horizontais seguem a direção das mesmas, sendo que as devidas aos agregados não têm
direções privilegiadas, podendo ocorrer na superfície ou no interior do concreto. As Figuras
59 e 60 a seguir ilustram essas duas situações.
Figura 59 - Fissuras por assentamento plástico, causadas pela presença de armaduras horizontais. (Adaptado de
RAINA, 1996, p. 27).
Figura 60 – Fissura por assentamento plástico impedida pelo agregado. (ISAÍA, 1985, p. 33).
Segundo afirmações feitas por Souza e Ripper (1998, p. 62), em termos de durabilidade,
fissuras que acompanham as armaduras são as mais nocivas, pois facilitam o acesso direto dos
agentes agressores, facilitando a corrosão das armaduras.
87
Fissuração por retração térmica do concreto
“A retração do concreto é um movimento natural da massa que, no entanto, é contrariado pela
existência, também natural, de restrições impostas por obstáculos internos (barras de
armadura) e externos (vinculação a outras peças estruturais).” (SOUZA; RIPPER, 1998, p.
63).
Cánovas (1994, p. 127), afirma que a retração do concreto ocorre devido à perda de água da
pasta de cimento para o ambiente, sendo uma reação irreversível. Segundo o autor, a retração
do concreto dá lugar a mudanças volumétricas significativas que fazem com que, se a
deformação da estrutura estiver impedida, sejam criados no concreto tensões de tração que
originem fissuras no mesmo. Ainda segundo o autor, a diferença entre as fissuras de contração
plástica e as fissuras de retração do concreto está no fato de que as fissuras causadas por
retração apresentam-se com abertura constante e não se cruzam nem se ramificam; podem
aparecer dias, semanas ou até mesmo meses depois da concretagem. Quedas bruscas de
umidade ou elevações significativas de temperatura podem fazer com que surjam fissuras por
retração do concreto.
A Figura 61 a seguir ilustra fissuras causadas por retração térmica do concreto em vigas e
lajes.
88
a)
b)
Figura 61 - Fissuras de retração: a) em vigas; b) em lajes. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 64).
Cánovas (1994, p. 128) afirma ainda que, para este tipo de fissura, tem importância não
apenas a rigidez de um elemento estrutural considerado, mas também do conjunto estrutural
que pode ser afetado, podendo haver casos em que a fissuração, ao invés de ocorrer no
elemento que sofreu o processo de retração, ocorre nos elementos a ele ligados. Isto ocorre
freqüentemente no caso de vigas de grandes seções e muito armadas, unidas a pilares esbeltos
e pouco rígidos, surgindo fissuras não na viga, mas nas cabeças e pés dos pilares.
Fissuras provocadas por movimentação de fôrmas e escoramentos
De acordo com Dal Molin (1988, p. 15), todo movimento produzido nas fôrmas de
concretagem desde o momento de lançamento do concreto até o início de pega pode provocar
o aparecimento de fissuras na estrutura.
A fissuração derivada do movimento de fôrmas e escoramentos pode resultar de (SOUZA;
RIPPER, 1998, p. 63) :
89
• deformação acentuada da peça, gerando alteração de sua geometria, com perda
de resistência e desenvolvimento de um quadro de fissuração característico de
deficiência de capacidade resistente [...];
• deformação de formas, por mau posicionamento, por falta de fixação
adequada, pela existência de juntas mal vedadas ou de fendas, ou por absorção
da água do concreto, permitindo a criação de juntas de concretagem não
previstas, o que normalmente leva à fissuração.
As Figuras 62, 63 e 64 mostram exemplos de fissuras causadas por movimentação de fôrmas
e escoramentos.
90
Figura 62 – Fissura interna devido ao movimento da fôrma. (DAL MOLIN, 1988, p. 20).
Figura 63 – Fissura na superfície do concreto devido ao movimento da fôrma. (DAL MOLIN, 1988, p. 20).
Figura 64 – Fissura na superfície do concreto devido à deformação da base da fôrma. (DAL MOLIN, 1988, p. 20).
91
Fissuras provocadas por deficiências de projeto e execução
De acordo com Cánovas (1994, p. 137) muitos erros de projeto se manifestam nas estruturas
de concreto na forma de fissuras, tanto no caso do concreto moldado in loco quanto do
concreto pré-moldado. Falhas de concepção, cálculo, detalhes construtivos, ausência de
juntas, concretagens deficientes, etc, podem traduzir-se em fissuras no concreto. O emprego
inadequado de armaduras, o uso de armadura insuficiente nos elementos não estruturais
vinculados a elementos estruturais, a falta de armadura em encontros etc, são causas
importantes de fissuração.
A Figura 65 é um exemplo da manifestação de fissuras causadas por insuficiência de
armadura em um elemento estrutural (pilar).
Figura 65 - Fissuras verticais no pilar indicando insuficiência de estribos. (THOMAZ, 1989, p. 56).
92
4.2.1.2.2 Fissuras de causas extrínsecas
Fissuras causadas por assentamento de apoios e fundações
De acordo com RAINA (1996, p. 28), em certas condições estruturais, significantes
assentamentos diferenciais de apoios e fundações, devidos a inadequação de projeto, induzem
à ocorrência de esforços de flexão e cortante na estrutura, que pode ou não ter sido projetada
para suportar essas ações. No caso de concretos que ainda não obtiveram resistência mecânica
suficiente, as tensões causadas pelo assentamento precoce dos apoios podem dar origem a
deformações, ondulações, e fissuras no concreto fresco.
“[...] os recalques diferenciais podem ser gerados por incorreções várias na interação solo-
estrutura, que podem ocorrer tanto nas fases de projeto e execução, como na de utilização.”
(SOUZA; RIPPER, 1998, p. 69).
“O quadro de fissuramento gerado pela falha de um ou mais apoios de uma determinada
estrutura é função de diversos fatores, sendo os principais a própria magnitude do recalque e a
capacidade ou não da estrutura conseguir assimila-lo.” (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 70).
Considerando-se o estudo sobre fissuras elaborado por Dal Molin (1988, p. 93), pode-se
considerar como causas de recalques das fundações de pontes e viadutos:
• os recalques normais, provenientes da compressão do solo de fundação,
previsíveis e calculáveis;
• os recalques provenientes da ação de pressões que ultrapassam a pressão crítica
de escoamento do solo e que podem levar à ruptura do terreno de fundação;
93
• o recalque por degradação das fundações de concreto (sapatas, estacas,
tubulões, blocos de fundação), causada pela ação de solos e águas agressivas;
• os recalques provenientes de construções ou escavações vizinhas, do
abaixamento do nível do lençol freático, das falhas de concretagem, etc.
Fissuração por variações térmicas
A instauração de diferentes estados de tensão em diferentes seções de uma mesma peça estrutural [...] e a criação de um estado de sobretensão gerado por contração ou dilatação térmica, são situações que normalmente geram fissuração, posto que, em qualquer dos casos, criam-se tensões superiores à capacidade resistente ou de deformação das peças. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 70).
Utilizando alguns conceitos expostos por Souza e Ripper (1998, p. 70), ao analisar uma OAE,
pode-se dizer que a laje ou tabuleiro dessa obra é a parte mais exposta aos gradientes térmicos
naturais, quando comparado a outros elementos dessa estrutura. Como conseqüência disso,
são gerados movimentos diferenciados entre elementos verticais e horizontais, que acabam
por gerar fissuras.
Fissuração por sobrecargas
A atuação de sobrecargas, previstas ou não em projeto, pode produzir a fissuração de componentes de concreto armado sem que isto implique, necessariamente, ruptura do componente ou instabilidade da estrutura; a ocorrência de fissuras num determinado componente estrutural produz uma redistribuição de tensões ao longo do componente fissurado e mesmo nos componentes vizinhos, de maneira que a solicitação externa geralmente acaba sendo absorvida de forma globalizada pela estrutura ou parte dela. [...] existem casos em que é limitada a possibilidade de redistribuição das tensões, seja pelo critério de dimensionamento do componente, seja pela magnitude das tensões envolvidas ou, ainda, pelo próprio comportamento conjunto do sistema estrutural adotado. (THOMAZ, 1989, p. 45).
94
Fissuras causadas por cargas externas podem se manifestar de diversas formas, como
conseqüência de ações mecânicas. De acordo com Cánovas (1994, p. 138), as fissuras devidas
a ações mecânicas aparecem nos elementos estruturais quando há o “esgotamento” do
concreto, bem como conseqüência de esforços de tração, de flexão, de cortante, de torção ou
de compressão, ou da sobreposição dessas ações.
As fissuras causadas por ações mecânicas assumem configuração própria, em função do tipo
de esforço a que estão submetidas as peças estruturais. As Figuras 66 a 70 ilustram os
diversos tipos de esforços atuantes sobre estruturas de concreto e as características das
fissuras decorrentes dessas ações mecânicas.
Figura 66 - Algumas configurações genéricas de fissuras em função do tipo de solicitação predominante. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 58).
Figura 67 - Fissuração em viga submetida a flexocompressão. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 58).
95
Figura 68 - Fissuras por compressão sem e com confinamento. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 58).
Figura 69 - Fissuração por torção. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 61).
Figura 70 - Fissuração por puncionamento. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 61).
96
Fissuras devidas à corrosão das armaduras
Segundo Raina (1996, p. 33) o aumento do volume dos produtos de corrosão – o Óxido de
ferro tem um volume bem maior do que o aço do qual é formado – causa tensões de ruptura
ao redor das barras da armadura. Isso resulta em fissuras radiais locais, as quais iniciam o
processo de lascamento do concreto. Essas fissuras permitem o fácil acesso do Oxigênio, da
umidade e de Cloretos ao concreto, criando uma condição por meio da qual a corrosão
continua e favorece o aumento da fissuração e, finalmente, um processo de lascamento e
desagregação significativo no concreto.
A Figura 71 a seguir apresenta um elemento de uma estrutura de concreto armado (guarda-
corpo de uma ponte) com fissuras causadas pela corrosão da armadura.
Figura 71 – Fissuras causadas por corrosão da armadura. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2002).
97
Fissuras devidas à reação álcali-agregado
A reação álcali-agregado, de acordo com Mehta e Monteiro (1994, p. 161), trata-se de uma
reação química entre os álcalis do cimento (podendo também ser proveniente de outras fontes)
e alguns minerais reativos presentes nos agregados. Segundo Neville (1982, p. 149), a reação
tem como resultado um gel de Silicato e Álcali, e o surgimento de uma alteração dos bordos
do agregado (Figura 72a). Trata-se de uma reação lenta, de acordo com Raina (1996, p. 33),
que costuma demorar anos para se manifestar.
Cánovas (1994, p. 64) afirma que é necessário a existência de umidade para que a reação
ocorra. Segundo o autor, o gel formado na reação absorve água e expande, gerando elevadas
tensões que fissuram o concreto e destroem a pasta. A expansão progride nas direções de
menor resistência, originando fissuras paralelas à superfície e na direção dos esforços de
compressão. Essa expansão pode também ser gerada pelo efeito do aumento da pressão
hidráulica gerada pelo fenômeno de osmose. As vezes, parte do gel abandona o interior do
concreto através das fissuras, aparecendo na superfície sob a forma de gotas gelatinosas.
As fotos a e b da Figura 72 apresentam as características da reação álcali agregado. A Figura
73 apresenta um exemplo de uma estrutura de concreto – pavimento aeroportuário –
degradado por reação álcali-agregado, onde pode-se observar fissuras de forma irregular na
superfície (aspecto de craquelamento), resultantes da reação.
98
Figura 72 – Características da reação álcali-agregado. a) Alterações no bordo do agregado; b) manchas esbranquiçadas decorrentes da formação do gel da reação no lugar onde antes havia o agregado. (Fotos: Julia
Wippich Lencioni e Maryangela Geimba de Lima, 2005).
Figura 73 – Estrutura de concreto (pavimento aeroportuário) fissurada por reação álcali-agregado. (Foto: Maryangela Geimba de Lima, 2004).
A reação álcali-agregado, conforme exposto por Neville (1982, p. 150), é acelerada em
condições de molhagem e secagem alternadas, e também a temperaturas mais elevadas
(temperaturas entre 10ºC e 38ºC).
Para Raina (1996, p. 33), a confirmação da reação álcali-agregado pode ser feita somente
através de testes de laboratório em amostras de concreto retiradas da estrutura.
99
Fissuras devidas ao ataque por Sulfatos
Os íons Sulfato formam sais que, segundo Neville (1982, p. 422), quando presentes em
soluções, podem reagir com a pasta de cimento endurecido do concreto. Segundo afirmações
feitas por Biczók (1981, p. 243), o íon sulfato aparece em maior ou menor quantidade em
águas livres ou subterrâneas, e principalmente na água do mar, sendo que os Sulfatos mais
prejudiciais para o concreto se encontram nos terrenos argilosos e no seu lençol freático.
[...] O Sulfato de amônia está presente com freqüência nos solos e águas de agricultura. Efluentes de fornos que usam combustíveis com alto grau de Enxofre e de indústrias químicas podem conter Ácido sulfúrico. Decomposição de material orgânico em pântanos, lagos poucos profundos, poços de mineração e canos de esgoto freqüentemente levam à formação de H2S [Ácido sulfídrico] que pode ser transformado em Ácido sulfúrico pela ação de bactérias. De acordo com o Comitê 201 do ACI10, a água utilizada em torres de resfriamento de concreto também pode ser uma fonte potencial de ataque por Sulfato, devido à formação gradual de Sulfatos pela evaporação da água. Portanto, não é incomum encontrar concentrações deletérias de Sulfato em ambientes naturais e industriais. (MEHTA; MONTEIRO, 1996, p. 153).
Segundo Cánovas (1994), a reação dos íons Sulfato ocorre com o Aluminato tricálcico do
cimento em presença de água, resultando em Sulfoaluminato tricálcico, o qual cristaliza
originando o Sal de Candlot ou Etringita. O produto originado apresenta um volume 2,5 vezes
superior ao do Aluminato inicial, dando lugar, por conseqüência, a uma forte expansão e
desagregação total do concreto, destruindo o aglomerante e soltando os agregados.
Conforme exposto por Mehta e Monteiro (1996, p. 153), ao fissurar, a permeabilidade do
concreto aumenta e a água agressiva penetra mais facilmente no seu interior, acelerando o
processo de degradação. O ataque por Sulfatos pode apresentar a forma de uma perda
progressiva de resistência e perda de massa devidas à degradação dos produtos de hidratação
do cimento. Em concretos com baixa relação água/cimento, a manifestação do ataque pode ter
10 N. T. AMERICAN CONCRETE INSTITUTE: Guide to Durable Concrete: reported by ACI Committee 201. 2R In: __. ACI Manual of Concrete Practice. Detroit, 1991. Part 1.
100
início após dois ou três anos, segundo Neville (196911 apud NEVILLE, 1982, p. 425).
Neville (1982, p. 424) afirma que a velocidade com que o concreto é atacado depende não só
da concentração de Sulfatos, mas também da velocidade com que podem ser repostos os
Sulfatos removidos pela reação com o cimento. Segundo o autor, deve-se conhecer a
movimentação da água subterrânea, pois o ataque será mais intenso se o concreto estiver
exposto de um só lado à pressão de água contendo Sulfatos. De forma semelhante, saturação e
secagem alternadas levam à degradação rápida. Por outro lado, se o concreto estiver
completamente enterrado, sem uma passagem para a água subterrânea, as condições serão
muito menos severas. “Portanto, porões, galerias, muros de arrimo e lajes no solo são mais
vulneráveis que fundações e estacas.” (MEHTA; MONTEIRO, 1996, p. 159).
Ainda segundo Neville, (1982, p. 424), o concreto atacado por Sulfatos tem uma aparência
esbranquiçada característica. O processo de degradação geralmente tem início nos cantos e
arestas, havendo uma fissuração progressiva e um desprendimento de lascas que reduzem o
concreto a uma condição friável ou até fraca.
4.2.2 CORROSÃO DE ARMADURAS
A corrosão das armaduras é uma das manifestações patológicas mais freqüentemente
observadas nas estruturas de concreto, atingindo índices preocupantes. Segundo referências
citadas em um trabalho de Bauer, Feijão e Alves (2001, p.292), alguns pesquisadores já
registraram índices de até 45% dos casos observados como de corrosão das armaduras.
11 NEVILLE, A. M. Behaviour of concrete in saturated and weak solutions of magnesium sulphate and calcium chloride. J. Mat. ASTM, 4, 1969. p. 781-816.
101
A corrosão do aço no concreto é um processo eletroquímico (MEHTA e MONTEIRO, 1994,
p. 169) e, de acordo com Wolynec (2003, p. 59), envolve uma reação anódica de dissolução
do metal e uma outra de natureza catódica que ocorre simultaneamente.
HELENE (1986, p.2) explica que, para que a corrosão das armaduras no interior do concreto
se desenvolva, são necessários três fatores: um eletrólito, que irá conduzir os íons e dissolver
o Oxigênio - o eletrólito, no concreto é constituído por íons em solução; uma diferença de
potencial entre dois pontos quaisquer da armadura, seja pela diferença de umidade, aeração,
concentração salina, tensão no concreto e/ou no aço, impurezas no metal, heterogeneidades
inerentes ao concreto, pela carbonatação ou pela presença de íons; e a presença de Oxigênio
dissolvido na solução presente nos poros do concreto. Existe um quarto fator, que influencia
fortemente no início e na velocidade do processo corrosivo: a presença de íons agressivos no
eletrólito, como, por exemplo, Cloretos ou Sulfatos.
O esquema de uma célula ou pilha de corrosão é apresentado na Figura 74. De acordo com
afirmações de Helene (1986, p.2), como em qualquer outra célula, uma célula de corrosão
possui um anodo, um catodo, um condutor metálico e um eletrólito; e qualquer diferença de
potencial entre as zonas anódicas e catódicas acarretará o aparecimento de corrente elétrica.
102
Figura 74 - Representação esquemática de uma célula de corrosão em concreto armado. (PORRERO12, 1975 apud HELENE, 1986, p. 2).
Segundo Helene (1986, p. 3), a presença de agentes agressivos no concreto ou no meio que o
rodeia e que possam por ele ser absorvidos, pode acelerar o processo de corrosão da
armadura. Agentes agressivos, como Sulfetos (S--), Cloretos (Cl-), Dióxido de carbono (CO2),
Óxidos de enxofre (SO2, SO3), fuligem e outros, podem provocar a quebra da película de
passivação13 do aço, dando início ou acelerando o processo de corrosão da armadura.
Em princípio, qualquer substância ácida (gases, líquidos, sólidos), que penetre na estrutura porosa do concreto ou venha a se depositar na superfície de armaduras parcial ou totalmente expostas, contribui para o aumento do risco de corrosão. Quando se tratar de armadura já em início de corrosão, essas substâncias podem acelerar o processo. (HELENE, 1986, p. 4).
12 PORRERO, Joaquim I. Causas que en la pratica producen la corrosión de las armaduras de concreto. Boletin del IMME, Caracas, 12(49): 25-49. 1975.
13 Ver item 4.2.2.2.1.
103
4.2.2.1 Sintomatologia e danos ao concreto
Os danos ao concreto, resultantes da corrosão da armadura, manifestam-se, de acordo com
Mehta e Monteiro (1994, p. 168), sob a forma de expansão, fissuração e lascamento do
cobrimento. Como conseqüência, uma estrutura em concreto pode sofrer danos devido à perda
de aderência entre o aço e o concreto, perda da sessão de concreto das peças e redução da área
da seção transversal da armadura, fatores que podem levar ao colapso da estrutura.
Contudo, nem sempre se produz fissuração quando as armaduras se corroem. Caso o concreto esteja muito úmido, os óxidos são gerados a uma velocidade constante e podem migrar através da rede de poros, aparecendo na superfície sob a forma de manchas marrom-avermelhadas, que inclusive podem não coincidir com a posição das armaduras (FELIU & ANDRADE14, 1988 apud CASCUDO, 1997). Nesta situação, a durabilidade das estruturas é basicamente afetada pela perda de seção das armaduras e pelo comprometimento à aderência aço/concreto. Em muitos casos, no entanto, ocorre uma situação mista, com a incidência de fissuras contendo manchas em suas bordas. (CASCUDO, 1997, p. 65).
A foto da Figura 75 apresenta um pilar de ponte degradado por corrosão da armadura.
14 FELIU, S..; ANDRADE, C., coord. Manual inspección de obras dañadas por corrosión de armaduras. Madrid, Instituto Eduardo Torroja, 1988.
104
Figura 75 – Pé de pilar de um viaduto degradado por corrosão da armadura; armadura exposta e com perda de seção. (Foto: José Bento Ferreira, s.d.).
Os produtos de corrosão são uma gama variada de Óxidos e Hidróxidos de ferro que, segundo
Cánovas (1994, p. 87), passam a ocupar, no interior do concreto, volumes de 3 a 10 vezes
superiores ao volume original do aço da armadura, podendo causar tensões internas superiores
a 15 Mpa.
4.2.2.2 Mecanismos de degradação
Existem dois mecanismos principais de despassivação e, conseqüentemente, de corrosão das
armaduras: a carbonatação do concreto e a penetração de íons Cloreto. Ambos os mecanismos
são abordados a seguir.
105
4.2.2.2.1 Carbonatação do concreto
A matriz de cimento hidratado do concreto, segundo conceitos apresentados por Helene
(1986), Cascudo (1997) e Lima (1996), apresenta um pH em torno de 12-13. De acordo com
Anstice, Page e Page (2004, p. 377), esse meio alcalino proporciona à armadura do concreto
uma proteção contra a corrosão através de uma camada protetora (passivadora) de óxido que
age como uma barreira contra a dissolução anódica do metal. A carbonatação do concreto,
entretanto, reduz o valor do pH da água do extrato aquoso presente nos poros a níveis que
desestabilizam essa camada passivadora (valores de pH inferiores a 10) e permitem o
desenvolvimento do processo de corrosão do aço. Esse processo pode ser explicado e
visualizado pelo diagrama apresentado na Figura 76.
106
Figura 76 – Diagrama de Pourbaix (196115 apud HELENE, 1986, p. 5). Diagrama de equilíbrio de potencial x pH, para o sistema Fé-H2O, a 25ºC, delimitando os domínios prováveis de corrosão, passivação e imunidade.
Andrade (1992, p. 76) afirma que o Dióxido de carbono, CO2, presente no ar penetra através
da rede de poros do concreto e reage com os constituintes alcalinos da pasta de cimento,
principalmente com o Hidróxido de cálcio, levando à formação de Carbonatos cálcicos e
alcalinos e à redução do valor do pH da solução aquosa presente nos interstícios do concreto.
As reações características deste processo são (LIMA, 1996):
CO Ca OH CaCO H OH O2 2 3
2+ 2⎯ →⎯⎯ +( )
OHCOKNaOHKNaCO OH23222
2)(, +⎯⎯→⎯+
15 POURBAIX, M. Curso sobre corrosão eletroquímica. Lisboa: Instituto Nacional de Investigação Industrial. 1961. 90p.
107
A Figura 77 apresenta de forma esquemática o processo de carbonatação, segundo
BAKKER16 (1988 apud CASCUDO, 1997, p. 51).
Figura 77 - Representação esquemática do processo de carbonatação. (BAKKER, 1988 apud CASCUDO, 1997, p. 51).
Dois do principais fatores que influenciam na carbonatação do concreto, apresentados por
Hartmann et al (2001, p. 284), são:
• umidade: a umidade influencia na velocidade de carbonatação devido à sua
interdependência com a umidade interna de equilíbrio dos poros do concreto. O
processo de carbonatação é mais freqüente no intervalo 50% < UR < 95%,
conforme pode ser visualizado no gráfico da Figura 78 a seguir;
16 BAKKER, R. F. M. Initiation period. In: SCHIESSEL, P. ED. Corrosion of steel in concrete. London: Chapman and Hall, 1988. Cap. 3, p. 22-55.
108
Figura 78 – Variação da espessura carbonatada em função da umidade relativa. (ANDRADE, 1992, p. 31).
• quantidade de CO2 disponível: quanto maior a concentração de CO2 na
atmosfera, maior a velocidade de carbonatação do concreto.
A frente de carbonatação costuma ser medida através do uso de indicadores químicos.
Segundo Andrade (1992, p. 76), a fenolftaleína é o indicador mais adequado. Essa solução,
quando em contato com o concreto, apresenta-se incolor para valores de pH inferiores a 8,3;
para valores de pH superiores a 9,5, torna-se vermelho-carmim; para pH entre 8 e 9,5,
apresenta-se com coloração variável entre rosa e vermelho-carmim.
Existem diversos modelos matemáticos consagrados utilizados para prever o avanço da frente
de carbonatação do concreto. Um deles, proposto pelo DURACRETE (1999, p. 174), é
apresentado a seguir.
32333 0,,,, *2 COn
COseffCOtCOeCOcc t
tt
aCDkkk
X ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛∗∗∗∗∗∗
=
Onde: = constante relacionada com a cura do concreto; 3,COck
= constante relacionada com o meio-ambiente; 3,COek
109
= constante relacionada com o método de ensaio; 3,COtk
= coeficiente de difusão efetiva; effD
= concentração de Dióxido de carbono na superfície; 2,COsC
= capacidade de ligação do Dióxido de carbono; a
= tempo; t
= tempo de referência; 0t
3COn = fator idade levando em consideração a dependência com o coeficiente de
difusão efetiva.
4.2.2.2.2 Penetração de íons Cloreto
“A contaminação das estruturas de concreto por íons Cloreto promove a despassivação das
armaduras e é um dos pricipais responsáveis pelo fenômeno de corrosão nas estruturas de
concreto armado e protendido.” (BARBOSA; MITRE; HELENE, 2001, p. 248). “Caso a
concentração desses íons junto às armaduras ultrapasse valores críticos, ocorre a
despassivação das armaduras e o desencadeamento do processo corrosivo” (ANDRADE,
1992, p. 25) “ocasionando conseqüências negativas para a estabilidade, funcionalidade e
estética das estruturas.” (HOFFMANN; DAL MOLIN, 2001, p. 270).
Os íons Cloreto podem ser incorporados ao concreto no estado fresco pela utilização de aditivos aceleradores de pega ou de água e agregados contaminados. Já no concreto endurecido, o ingresso pode dar-se em ambientes marinhos, industriais ou pela lavagem com Ácido muriático (Ácido clorídrico diluído). (HELENE17, 1993 apud BARBOSA; MITRE; HELENE 2001, p. 248).
17 HELENE, P. Contribuição ao estudo da corrosão em armaduras de concreto armado. Tese (Livre docência) – escola Politécnica da USP, São Paulo, 1993.
110
“[...] Quando os íons Cloreto penetram nas soluções intersticiais, podem reagir com o C3A
[Aluminato tricálcico] para formar Monocloroaluminatos, que permitem modificar
favoravelmente a microestrutura do concreto, mas podem também atingir as armaduras,
corroendo-as rapidamente.” (HARTMANN; HELENE, 2001, p. 260).
A foto da Figura 79 apresenta uma estrutura de concreto armado degradada por Cloretos
marinhos.
Figura 79- Estrutura degradada por ação de Cloretos marinhos – plataforma de pesca em Atlântida, RS. (Foto: Maryangela G. de Lima,1988 ).
Hartmann e Helene (2001, p. 260) afirmam que os Cloretos podem se apresentar no concreto
de três formas: livres para despassivar o aço, combinados quimicamente ou retidos por
adsorção física às paredes dos capilares.
“O transporte de íons Cloreto somente ocorre em presença de água.” (HARTMANN;
HELENE, 2001, p. 260). “A penetração dos íons Cloreto a partir do ambiente exterior dá-se
111
pelos mecanismos clássicos de transporte de íons18: absorção capilar, difusão, permeabilidade
e migração iônica.” (HELENE, 1993 apud BARBOSA; MITRE; HELENE 2001, p. 248).
Para Helene (1997, p.33) a profundidade de penetração e o teor de Cloretos são altamente
dependentes do microclima e da atmosfera onde está inserido o componente estrutural.
Segundo Hartmann et al (2001, p. 282), a região de variação de respingos da maré é uma das
mais atacadas, pois há Cloreto, água e Oxigênio suficientes para a penetração no concreto,
despassivação da armadura, iniciação e manutenção do processo de corrosão.
O gráfico da Figura 80 a seguir apresenta a variação do conteúdo crítico de Cloretos em
função da qualidade do concreto e da umidade relativa.
18 Barbosa, Mitre e Helene (2001, p. 248), definem os mecanismos de transporte de íons da seguinte forma: 1º) absorção capilar: dá-se pelas pressões capilares de sucção que ocorrem no interior de poros secos ou parcialmente secos; 2º) difusão: dá-se pela diferença de concentração iônica entre a solução dos poros de concreto e o exterior, principalmente quando os poros encontram-se saturados; 3º) permeabilidade: é responsável pelo ingresso de água, quando há gradiente de pressão; 4º) migração de íons: ocorre frente à aplicação de um campo elétrico, podendo ser entendido como um processo de difusão forçada de íons
112
Figura 80 – Variação do conteúdo crítico de Cloretos em função da qualidade do concreto e da umidade relativa. (FELIU; ANDRADE, 1988 apud CASCUDO, 1997, p.49).
Assim como no caso da carbonatação, existem diversos modelos matemáticos consagrados
para prever o ingresso de íons Cloreto no concreto, sendo apresentado a seguir o modelo
proposto pelo DURACRETE (1999, p. 184).
( )%
2
1
,,,,
−
⎥⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢⎢
⎣
⎡
∗⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛∗∗∗∗∗
−∗= wt
tt
tDkkk
xerfCCCln
mmceCltCleClc
SNx
Onde: = concentração de cloretos na superfície; SNC
= coeficiente de difusão efetiva, medido no tempo ; mceD , mt
Clck , = constante relacionada com a cura do concreto;
113
Clek , = constante relacionada com o meio-ambiente;
Cltk , = constante relacionada com os métodos de ensaio;
= tempo t
4.2.3 MANCHAS SUPERFICIAIS
4.2.3.1 Sintomatologia e danos ao concreto
Manchas de coloração esbranquiçada, esverdeada ou escura na superfície das estruturas de
concreto.
4.2.3.2 Mecanismos de degradação
4.2.3.2.1 Corrosão das armaduras do concreto
Conforme abordado no item 4.2.2 desta Tese, a corrosão das armaduras do concreto tem como
um de seus produtos manchas marrom-avermelhadas, as quais degradam esteticamente a
estrutura.
114
4.2.3.2.2 Lixiviação
A lixiviação do concreto – lavagem dos compostos solúveis resultantes da hidratação do
cimento, causada pela água – é um mecanismo de degradação fortemente influenciado pelos
fatores ambientais. A água, pura ou agressiva, degrada o concreto de forma também relevante.
De acordo com Mehta e Monteiro (1994, p. 149), além da perda de resistência, a lixiviação
do Hidróxido de cálcio do concreto pode ser considerada indesejável por razões estéticas, pois
o produto lixiviado interage com o CO2 presente no ar e resulta na precipitação superficial de
crostas brancas de Carbonato de cálcio, um fenômeno conhecido por eflorescência.
A eflorescência também pode ser causada pelo uso de agregado originário de praia, não lavado. A camada de sal na superfície das partículas do agregado pode causar a formação imediata de um depósito branco na superfície do concreto. O gesso e os álcalis do agregado têm efeito semelhante. (NEVILLE, 1982, p. 433).
As Figuras 81 e 82 trazem estruturas de concreto degradadas pelo processo de lixiviação. Na
Figura 82 pode-se ver crostas de Carbonato de cálcio formadas na superfície de uma estrutura.
Figura 81– Presença de lixiviação no tabuleiro de uma ponte causado por deficiência do sistema de drenagem. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2004).
115
Figura 82– Estrutura de concreto degradada pelo processo de lixiviação – presença de crostas de Carbonato de cálcio. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2004).
4.2.3.2.3 Biodeterioração – ataque por microorganismos
As condições ambientais do local de exposição de uma estrutura podem, juntamente com as
características dos materiais empregados, propiciar o crescimento de uma grande variedade de
microrganismos, principalmente fungos e bactérias. Cincotto (1997, p. 77) afirma que é
inegável a contribuição de poluentes atmosféricos que, depositando-se sobre a superfície,
contribuem como nutrientes para o crescimento de microorganismos.
O crescimento de microrganismos na superfície das estruturas gera prejuízos à estética do
material e podem até mesmo degradar uma estrutura de concreto. A presença de
microorganismos sobre o concreto provocam mudança de coloração do material e o
surgimento de manchas escuras.
Segundo um artigo publicado por Shirakawa et al (1998, p.36), a ação dos microorganismos –
a chamada biodeterioração – sobre os materiais de construção, incluindo-se nesse conjunto o
concreto, gera a produção de substâncias agressivas aos materiais, tais como o Ácido sulfúrico
e o Ácido cítrico. O ataque pode se dar tanto pela excreção de produtos agressivos pelos
microorganismos, quanto pelo consumo de componentes do(s) material(ais) empregado(s) na
estrutura.
116
Ainda segundo Shirakawa et al (1998, p.36), uma das condições fundamental para que ocorra
a biodeterioração é a presença de água. Quanto maior a umidade relativa do ar ou maior a
exposição da estrutura às chuvas ou maior o teor de água no material, melhores serão as
condições para o crescimento e proliferação dos microorganismos.
A Tabela 4 apresenta alguns microorganismos agressivos ao concreto, seus produtos de
metabolismo e seus mecanismos de degradação.
Tabela 4 – Micoorganismos agressivos ao concreto, produtos de metabolismo e mecanismos de degradação. (Adaptado de SHIRAKAWA et al, 1998).
FungosBactérias redutoras de sulfato (BRS) Gás sulfídrico (H2S) Corrosão da armadura
Bactérias quimiolitotróficas2 Thiobacillus
thioparus e outras espécieses
neutrofílicas(10 > pH > 6)
Ácido sulfúrico
Dissolução da portandita e
silicatos hidratados
MICROORGANISMOSPRODUTOS DO METABOLISMO
MECANISMO DE DEGRADAÇÃO
Bactérias heterotróficas¹ e fungos filamentosos Ácidos orgânicos
Dissolução da portandita e
silicatos hidratados
¹ Bactérias heterotróficas são aquelas que necessitam de compostos de Carbono mais complexos que o Dióxido de carbono para o seu metabolismo. ² Bactérias quimiolitotróficas são aquelas com capacidade de utilizar substratos inorgânicos como fonte de energia.
A Figura 83 apresenta manchas provocadas por microorganismos (manchas escuras) em uma
estrutura de concreto.
117
Figura 83 – Estrutura de concreto com presença de machas escuras provocadas por microorganismos. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2004).
4.2.3.2.4 Deposição de partículas sólidas
A deposição de partículas sólidas (poluentes) sobre o concreto também o degrada
esteticamente, pois proporciona o surgimento de manchas escuras na superfície das estruturas.
Além do efeito de manchamento, o acúmulo de poluentes na superfície do concreto propicia a
formação de compostos ácidos, o crescimento de fungos e vegetação, conforme já abordado
no item 3.2.5, que também degradam esteticamente as estruturas.
118
5 PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA INSPEÇÃO DE PONTES E
VIADUTOS EM CONCRETO ARMADO
Neste capítulo inicialmente são descritos e discutidos os tipos de inspeção realizados em obra-
de-arte especiais, abordando seus objetivos e a importância de cada um. Em seguida, são
feitas considerações sobre alguns dos manuais e normas brasileiros sobre inspeção de pontes e
viadutos e a forma como é abordada em documentos estrangeiros a questão da consideração
dos fatores ambientais na degradação das estruturas de concreto. A ficha de inspeção proposta
para a realização de inspeções rotineiras das OAEs é então apresentada, assim como a forma
de utiliza-la e preenche-la, sendo descrito detalhadamente o significado de cada item da
planilha e sua forma de preenchê-la; observações são realizadas quanto a alguns detalhes que
não devem ser esquecidos no momento da inspeção. Posteriormente, é comentada e avaliada a
aplicação da metodologia proposta a casos reais. Por último, são feitos comentários quanto à
realização de inspeções cadastrais.
5.1 TIPOS DE INSPEÇÃO REALIZADOS EM OAES E SUAS PRINCIPAIS
CARACTERÍSTICAS
A proposta de metodologia a ser apresentada neste trabalho dirige-se a aplicação em
inspeções rotineiras. Entretanto, será feita uma breve apresentação de cada um dos tipos de
inspeção existentes e comumente utilizados para que seja compreendida as diferenças entre os
mesmos e a aplicabilidade e importância de cada um deles.
119
Cada tipo de inspeção – cadastral, rotineira, extraordinária, especial, intermediária - será
abordado a seguir, sendo que as definições serão dadas com base na norma DNIT 010/2004-
PRO do Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes (DNIT). Essa norma
encontra-se disponível para consulta pública na Internet, no endereço eletrônico:
http://www.dnit.gov.br/ipr_new/normas/procedimento.htm (acesso em 29 ago. 2005).
Cabe salientar que, para qualquer tipo de inspeção a ser realizada em uma OAE, é
imprescindível o treinamento do pessoal envolvido, quer seja nas atividades de campo, quer
seja nas atividades de escritório. É necessário que os funcionários envolvidos com a inspeção
tenham conhecimento das planilhas de inspeção a serem utilizadas no campo, saibam o
significado das informações requeridas nesse material, e saibam o que deve ser observado em
cada caso. O conhecimento prévio da estrutura a ser inspecionada é fundamental para que se
conheçam suas características e seja possível a realização de uma inspeção criteriosa. No caso
de uma estrutura ter sido inspecionada anteriormente, o conhecimento dos problemas já
detectados permite o acompanhamento de sua evolução quando realizadas novas inspeções e
auxiliam o profissional inspetor na tomada de decisões quando detectados problemas graves
na estrutura que exijam intervenções sérias e imediatas.
5.1.1 INSPEÇÃO CADASTRAL
A Inspeção Cadastral é a primeira inspeção que se realiza em uma ponte e, preferencialmente,
logo após sua construção, quando ainda se encontram disponíveis os elementos de projeto e os
relatórios da fiscalização ou supervisão, que devem conter todos os informes construtivos.
Servirá de referência para todas as inspeções posteriores.
120
Sempre que houver importantes modificações na configuração estrutural da OAE -
alargamento, reforços para mudança de classe, bloqueio de articulações etc - deverá ser
realizada nova Inspeção Cadastral.
Devem ser coletados dados referentes a elementos de projeto, topográficos, geotécnicos,
hidrológicos e outros; detalhamentos do projeto; memoriais; planos de trabalho de execução
de fundações, cimbramentos, concretagens, descimbramentos e desformas; relatórios de
fiscalização e/ou supervisão da obra; contratos (construção, termo de recebimento da obra,
fiscalização ou de supervisão da obra); registros de controle de execução das fundações;
referências topográficas para controle de deformações a longo prazo; final do período de
garantia.
Devem ser reunidos também os desenhos do projeto aprovado, com as eventuais alterações
ocorridas na fase construtiva, bem como dados de caracterização dos materiais utilizados, as
resistências especificadas e as ensaiadas para os diversos tipos de aço e de concreto.
Se na Inspeção Cadastral forem observados defeitos que possam afetar o desempenho da obra,
deve ser solicitada uma Inspeção Especial.
5.1.2 INSPEÇÃO ROTINEIRA
A Inspeção Rotineira é periódica, devendo ser realizada, no máximo, a cada dois anos. Por
meio dessa inspeção, é verificada visualmente a evolução de falhas detectadas em inspeção
anterior, bem como anotados novos defeitos e ocorrências, tais como reparos, reforços,
recuperações e qualquer modificação de projeto, realizadas no período. A Inspeção Rotineira
deve registrar os defeitos visualizados no exterior das estruturas, sendo que as avaliações de
121
alinhamento, prumo e deformações podem ser feitas visualmente.
Na inexistência de uma Inspeção Cadastral, a primeira Inspeção Rotineira de uma OAE deve
ser transformada em Inspeção Cadastral. Modificações significativas na estrutura da
ponte/viaduto determinam uma nova Inspeção Cadastral.
Os resultados da Inspeção Rotineira também devem ser registrados em fichas específicas. Se
na Inspeção Rotineira forem observados defeitos que possam afetar o desempenho da obra
deverá ser solicitada uma Inspeção Especial.
5.1.3 INSPEÇÃO EXTRAORDINÁRIA
A Inspeção Extraordinária é uma inspeção não programada, solicitada para avaliar um dano
estrutural excepcional, causado pelo homem ou pela natureza, devendo-se avaliar a extensão
do dano e definindo-se se há necessidade de limitar as cargas de tráfego ou mesmo
interromper o tráfego. Posteriormente, uma avaliação das providências e serviços
indispensáveis para recuperar a obra e restabelecer o tráfego bem como da necessidade ou não
de uma Inspeção Especial deve ser efetuada.
A descrição detalhada da ocorrência que determinou a Inspeção Extraordinária, bem como as
providências dela decorrentes e um documentário fotográfico deverão constar de um relatório
específico.
122
5.1.4 INSPEÇÃO ESPECIAL
A Inspeção Especial trata-se de uma inspeção visual pormenorizada, acompanhada de ensaios
de campo e/ou laboratório, realizada em intervalos não superiores a cinco anos, através da
qual as partes de difícil acesso de uma OAE são examinadas por meio de lunetas, andaimes ou
veículos especiais dotados de gôndolas, podendo-se complementar as observações com
medidas de flechas e deformações, efetuadas com instrumentos de precisão específicos.
A Inspeção Especial deve ser realizada quando:
a) a inspeção cadastral ou a inspeção rotineira revelar defeitos graves ou críticos na
estrutura da obra;
b) em pontes que se distinguem por seu vulto ou complexidade, em intervalos
regulares e não superiores a cinco anos e em substituição às Inspeções Rotineiras;
c) em ocasiões especiais, como antes e durante a passagem cargas excepcionais.
A descrição detalhada dos motivos que determinaram a inspeção especial, bem como as
providências dela decorrentes e um documentário fotográfico deverão constar de um relatório
específico, não padronizado, mas dentro dos parâmetros da inspeção rotineira.
5.1.5 INSPEÇÃO INTERMEDIÁRIA
A Inspeção Intermediária é uma inspeção recomendada para monitorar uma deficiência que é
suspeita ou já foi detectada, tal como um pequeno recalque de fundação, uma erosão
incipiente, um encontro parcialmente descalçado, o estado de um determinado elemento
123
estrutural etc.
Pontes e viadutos que necessitam de inspeções intermediárias são as que incluem, por
exemplo, novos tipos estruturais, novos detalhes ainda não testados, suscetíveis de apresentar
problemas de fundações, provocados por erosões.
A descrição detalhada da deficiência que é suspeita ou já foi detectada e de sua eventual
evolução, bem como as providências necessárias, deverão constar de um relatório específico,
onde se recomendará a continuação ou suspensão das Inspeções.
5.2 ALGUMAS CONSIDERAÇÕES SOBRE OS MANUAIS E NORMAS
EXISTENTES PARA INSPEÇÃO DE OAES
Existem diversos manuais e normas, tanto nacionais quanto estrangeiros, para inspeção de
estruturas de concreto e, mais especificamente, para inspeção de pontes e viadutos em
concreto.
Apesar da existência de normas e manuais brasileiros para inspeção de OAEs, uma análise
cuidadosa desse material permite verificar a inexistência de conceitos adequados sobre a
influência dos fatores ambientais na degradação dessas estruturas.
Mesmo sendo possível perceber que, nos últimos anos, uma mudança significativa vem
ocorrendo nos manuais e normas brasileiros para inspeção de OAEs, os quais recentemente
vêm mencionando a influência dos aspectos ambientais ao redor das estruturas e
aconselhando o registro das características do meio circundante, a forma como isso é
apresentado ao meio técnico ainda é insuficiente e, algumas vezes, inconsistente. Uma síntese
de como isso vem sendo abordado nos últimos 25 anos é apresentada a seguir.
124
• Manual de Inspeção de Pontes Rodoviárias (BRASIL, 1980): esse manual, editado
pelo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER), englobava todos os
tipos de pontes e viadutos – em madeira, aço, concreto armado e protendido, o que
acabava por apresentar conceitos superficiais para todos os casos. Uma ênfase muito
grande era dada ao desempenho estrutural. As manifestações patológicas das
estruturas de concreto se resumiam, basicamente, às fissuras e à corrosão das
armaduras, não sendo apresentados nem mesmo os sintomas dessas manifestações
patológicas; as causas da degradação eram citadas (presença de sulfatos, por
exemplo), mas os mecanismos de degradação não eram abordados. Nenhuma
referência era feita às características do meio ao redor das estruturas e a sua
influência na degradação das mesmas.
• Manual de Inspeção de Obras-de-Arte Especiais (BRASIL, 1994b): esse manual,
também editado pelo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER),
complementava o Manual de Inspeção de Pontes Rodoviárias de 1980 do DNER.
Trazia conceitos referentes às manifestações patológicas das estruturas de concreto,
caracterizando-as de uma forma mais completa quando comparado ao manual de
1980, e apresentava a descrição de alguns ensaios de campo. Entretanto, apesar de
haver um grande avanço na abordagem das manifestações patológicas, também não
apresentava a questão da influência do meio na degradação das estruturas e pouco
caracterizava a sintomatologia das manifestações patológicas.
• Manual de Inspeção de Pontes Rodoviárias (BRASIL, 2004b): trata-se de uma
publicação do Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes (DNIT),
disponibilizado no segundo semestre de 2005, que substitui os manuais de 1980 e
1994 do DNER mencionados anteriormente, sendo uma revisão e atualização desses
manuais. Como no caso do manual de 1980, engloba todos os tipos de estruturas
125
(aço, concreto armado, concreto protendido, madeira), não sendo exclusivo para as
pontes em concreto armado. Apresenta uma revisão bibliográfica sobre as
propriedades e a degradação dos materiais e faz referência à influência do meio
agressivo ao concreto, mas não caracteriza o meio, não apresenta definições dos
mecanismos de degradação das manifestações patológicas às quais se refere e não
traz as características (sintomatologia) das manifestações patológicas, resultando,
em algumas situações, na falta de informações suficientes para a sua correta
identificação, bem como a identificação da presença de certos agentes agressivos. O
manual cita, por exemplo, que a presença de sulfatos agride o concreto, mas não diz
de que forma os sulfatos agem sobre o material e não apresenta informações da
sintomatologia do processo. Apesar de nem sempre as informações teóricas serem
suficientes, esse manual tem como um grande diferencial em relação aos outros o
uso de diversas fotos de estruturas reais para exemplificar diversas manifestações
patológicas. Apresenta planilhas de inspeção cadastral e rotineira distintas, mas
apenas na planilha de inspeção cadastral se insere a informação de agressividade ou
não do meio ambiente, não sendo feitos registros das características do meio, nem
da indicação da presença de agentes agressivos. A conceituação de agressividade do
meio também não é apresentada.
• DNER-PRO 123/94 – Inspeções em pontes e viadutos em concreto armado e
protendido - Procedimento (BRASIL, 1994a): essa norma, do Departamento
Nacional de Estradas de Rodagem (DNER), é uma adaptação da DNER-PRO
123/88 quanto à sua forma de apresentação, mantendo-se inalterado o conteúdo
técnico; em função disso, a norma DNER-PRO 123/88 não é abordada neste
trabalho. A DNER-PRO 123/94 apresenta uma única planilha a ser utilizada tanto
em inspeções cadastrais quanto rotineiras e traz um roteiro de inspeção baseado nas
126
condições mecânicas e funcionais da estrutura. A única referência feita à
degradação das pontes em concreto é de que a mesma pode ocorrer por oxidação
das armaduras ou por ataques químicos ao concreto, os quais não são relacionados
na norma, devendo ser anotados os locais de degradação e a intensidade da mesma.
A norma orienta que, havendo indicações de forte agressividade do meio ambiente
sobre os materiais da obra, a água e o solo deverão ser analisados para detectar
agentes agressivos, mas não define o que caracteriza a agressividade do meio e nem
quais são os agentes agressivos que podem ser encontrados na água e no solo. O
registro de manifestações patológicas, na planilha, concentra-se nas fissuras e na
corrosão das armaduras. A única informação a ser levantada sobre as características
do meio ao redor da estrutura é se o meio ambiente é agressivo ou não, sendo que a
definição de agressividade do meio não é apresentada.
• DNIT 010/2004-PRO – Inspeções em pontes e viadutos em concreto armado e
protendido – Procedimento (BRASIL, 2004a): essa norma editada pelo
Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes (DNIT), trata-se de uma
revisão da norma DNER-PRO 123/94. Apresenta planilhas distintas para inspeção
cadastral e inspeção rotineira, mas apenas na inspeção cadastral deve ser registrado
se o meio ambiente é agressivo ou não, da mesma forma como era feito na DNER-
PRO 123/94. Como na norma DNER-PRO 123/94, o a agressividade do meio não é
caracterizada, nem são registrados os agentes agressivos em contato com a estrutura.
A norma brasileira NBR6118:2004 – Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimentos
(2004) considera no projeto de estruturas de concreto a influência dos fatores ambientais na
durabilidade dessas estruturas e estabelece parâmetros para a classificação da agressividade
do meio, podendo ser utilizadas muitas de suas definições para a compreensão do que vem a
ser a agressividade ambiental à qual se referem os manuais e normas anteriormente citados.
127
A questão da influência do meio ambiente na degradação das estruturas de concreto nem
sempre é abordada também nos manuais e normas estrangeiros, mas alguns contemplam o
assunto de forma satisfatória, mesmo que sejam materiais específicos para a identificação e
monitoração de determinadas manifestações patológicas.
O Strategic Highway Research Program (SHRP), por exemplo, desenvolveu uma extensa
pesquisa que resultou na elaboração e publicação, na década de 90, de manuais para
identificação e/ou monitoração de processos patológicos específicos em estruturas rodoviárias
(pavimentos e obras-de-arte), como reação álcali-agregado (Handbook for the Identification of
Alcali-Silica Reactivity in Highway Structures – 1991) e corrosão da armadura (Condition
Evaluation of Concrete Bridges Relative to Reinforcement Corrosion – 1992), por exemplo.
Os manuais da pesquisa SHRP consideram, nas suas metodologias de inspeção e ensaios, as
características do meio nas proximidades das estruturas avaliadas - umidade relativa, presença
de cloretos, temperatura, entre outros - e apresentam a sintomatologia dos processos
patológicos de uma forma muito clara e explicativa, permitindo a correta identificação das
manifestações patológicas em campo.
Apesar de não ser específico para a inspeção de obras-de-arte especiais e ser voltado para a
avaliação da corrosão das armaduras, o Manual de inspección, evaluación y diagnóstico de
corrosion en estructuras de hormigon armado (1998) da Red DURAR (Red Temática XV.B:
Durabilidade de la Armadura, financiada pelo CYTED - Programa Iberoamericano de
Ciência y Tecnologa Para el Desarrollo), permite avaliar uma estrutura de concreto armado e
diagnosticar suas manifestações patológicas considerando as características do meio e sua
forte influência na degradação das estruturas, podendo servir de exemplo e ter muitos dos seus
conceitos empregados no caso das inspeções de pontes e viadutos em concreto armado.
Voltado para a conservação de pontes em concreto protendido, o manual Recomendaciones
para la conservación de puentes pretensados (s.d.), editado pelo Colégio de Engenieros de
128
Caminos, Canales e Puertos, é um material bastante genérico, que, apesar de relacionar as
partes e elementos de uma ponte, as manifestações patológicas possíveis de serem detectadas
em inspeções visuais, os tipos de inspeção, alguns ensaios de campo e técnicas de reparo para
esse tipo de estrutura, e mencionar a influência dos fatores ambientais na degradação das
obras, não apresenta conceitos detalhados de nenhum dos assuntos mencionados. Não faz uma
abordagem que permita uma correlação adequada entre a influência do meio ao redor das
estruturas e a sua degradação; menciona a necessidade de considerar a ação do meio-
ambiente, mas não apresenta como isso deve ser feito e não define como o meio pode agir
sobre a estrutura.
O DURACRETE possui um documento - Strategies for inspection and maintenance –
Inspection and Repair Methods (1998) - que apresenta procedimentos para inspeção,
manutenção e reparo relacionados a processos de degradação ocasionados pela corrosão da
armadura. Elaborado para estruturas de concreto em geral, considera que as condições
ambientais – umidade, temperatura, teor de Cloretos, concentração de Dióxido de carbono, etc
- influem no desenvolvimento da corrosão das armaduras e que os agentes agressivos
presentes no meio são os principais responsáveis pelo início do processo corrosivo. Apresenta
modelos de desenvolvimento e propagação da corrosão do aço que levam em consideração os
fatores ambientais. O DURACRETE possui, também, um documento denominado Models for
environmental actions on concrete structures (1999) que aborda de forma detalhada a
interação entre as variáveis ambientais e a degradação das estruturas de concreto,
apresentando conceitos que complementam o documento anteriormente citado. Esse material
apresenta modelos matemáticos que utilizam as variáveis ambientais para prever o
desenvolvimento de alguns processos patológicos.
Com base no exposto, justifica-se o desenvolvimento de um material específico para a
inspeção de pontes e viadutos em concreto armado que abranja não só as características
129
estruturais e funcionais de uma estrutura como essa, mas também as características de
durabilidade da mesma, levantando seu quadro patológico e propiciando o conhecimento do
seu estágio de degradação. A consideração dos fatores ambientais no surgimento e
desenvolvimento das manifestações patológicas permite conhecer como o meio ambiente ao
redor da estrutura influi na sua durabilidade, muitas vezes ocasionando intervenções antes do
período previsto em projeto ou tornando inadequados certos processos de recuperação das
estruturas, face a incompatibilidade entre o meio e o material empregado.
5.3 PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA INSPEÇÃO ROTINEIRA DE PONTES
E VIADUTOS EM CONCRETO ARMADO
A proposta de metodologia de inspeção rotineira de pontes e viadutos em concreto armado é
apresentada por meio de uma planilha de inspeção.
A planilha proposta para as inspeções rotineiras foi elaborada compilando-se informações
tanto dos manuais e normas brasileiras existentes para inspeção de OAEs, quanto informações
contidas em manuais estrangeiros que contemplam a avaliação do meio ao redor da estrutura
quando se trata de inspeção e avaliação das causas de degradação de uma obra em concreto
armado. Além disso, contou-se com a colaboração de profissionais com experiência em
inspeções de OAEs, que puderam fazer algumas considerações quando a necessidade de
observação de alguns itens no momento da inspeção, como iluminação e pintura dos locais
por onde trafegam os veículos, sistemas de tubulação afixadas na estrutura, inexistência de
considerações nas planilhas comumente utilizadas nas inspeções sobre as condições no meio
circundante à estrutura, etc.
130
A planilha de inspeção proposta é apresentada a seguir. Na seqüência, um roteiro para
preenchimento das informações solicitadas nessa planilha também é apresentado.
5.3.1 PLANILHA DE INSPEÇÃO ROTINEIRA DE PONTES E VIADUTOS EM
CONCRETO ARMADO
A planilha de inspeção rotineira proposta é apresentada a partir da próxima página.
131
I. IDENTIFICAÇÃO
OBRA:________________________________________________________________________________ Localização:________________________________________________________________________________ Data da Inspeção: ____/____/____ Hora da Inspeção: __________ Tempo: SOL NU CHU Equipe: ___________________________________________________________________________________ Foto da Obra:
II. DADOS DE INSPEÇÃO
II.1. ENCONTROS/ACESSOS
Lado ________ Lado ________ Prumo: B R B R Alinhamento: B R B R Recalque: S N S N Erosão dos taludes: S N S N Drenagem: B R B R Fissuras: S N Tipo:_____________ S N Tipo: ______________ Falhas de concretagem: S N S N Concreto desagregado: S N S N Manchas de fuligem: S N S N Lixiviação: S N Manchas Estalactites S N Manchas Estalactites Manchas de óxidos de corrosão: S N S N Armadura exposta: S N S N Armadura corroída: S N S N Armadura com perda de seção: S N S N
Observações:
132
II.2.LAJE/TABULEIRO Revestimento: Concreto Asfalto
Desgastado: S N Fissuras: S N Juntas: Abertas Revestidas
Limpeza: B R Fixação: B R
Drenagem: Existência de furos de drenagem: S N Comprimento Adequado: S N Há furos de drenagem deficientes (entupidos)?: S N
Condições gerais de drenagem: B R Irregularidades no pavimento: S N Tipo: _______________________________ Fissuras: S N Tipo: _______________________________ Falhas de concretagem: S N Concreto desagregado: S N Manchas de fuligem: S N Lixiviação: S N Manchas Estalactites Manchas de óxidos de corrosão: S N Armadura exposta: S N Armadura corroída: S N Armadura com perda de seção: S N Observações: II.3.VIGAMENTOS Flechas: B R Alinhamento: B R Fissuras: S N Tipo: _______________________________ Falhas de Concretagem: S N Concreto desagregado: S N Manchas de fuligem: S N Lixiviação: S N Manchas Estalactites Manchas de óxidos de corrosão: S N Armadura exposta: S N Armadura corroída: S N Armadura com perda de seção: S N Observações: II.4. APARELHOS DE APOIO Posição: B R Drenagem: B R Limpeza: B R Danos (ruptura, fissura): S N Estado geral: B R Observações:
133
II.5. PILARES Prumo: B R Alinhamento: B R Recalque: S N Drenagem: B R Fissuras: S N Tipo: _______________________________ Falhas de concretagem: S N Concreto desagregado: S N Manchas de fuligem: S N Lixiviação: S N Manchas Estalactites Manchas de óxidos de corrosão: S N Armadura exposta: S N Armadura corroída: S N Armadura com perda de seção: S N Observações: II.6. FUNDAÇÕES Fundações desenterradas: S N Recalque: S N Erosão do terreno: S N Fissuras: S N Tipo: _______________________________ Falhas de Concretagem: S N Concreto desagregado: S N Manchas de fuligem: S N Lixiviação: S N Manchas Estalactites Manchas de óxidos de corrosão: S N Armadura exposta: S N Armadura corroída: S N Armadura com perda de seção: S N Observações:
III. OBSERVAÇÕES GERAIS
III.1 GUARDA-CORPO Existente: S N Metálico Concreto Degradado: S N Observações:
III.2 BARREIRA DE PROTEÇÃO PARA VEÍCULOS Existente: S N Metálica Concreto Degradada: S N Observações:
III.3 ILUMINAÇÃO Existente: S N Adequada/Suficiente: S N Sistema de iluminação: Degradado: S N
Corrosão dos postes Impacto por veículos Outro ____________________ Observações:
134
III.4 SINALIZAÇÃO VIÁRIA Existente: S N Adequada/Suficiente: S N Conservação: B R Observações: III.5 VANDALISMO (fogo, urina, pichações): S N Quais: ____________________________________________________________________________________ Observações: III.6 TUBULAÇÃO (águas pluviais,gás, fibra ótica, etc): S N Observações: III.7 TRÁFEGO Características: Urbano Intermunicipal Interestadual Pedestres Tráfego intenso: S N Elevado volume de veículos de carga: S N Observações: III.8 ESTADO GERAL DE CONSERVAÇÃO DA OBRA Vegetação em crescimento entre os elementos estruturais: S N Limpeza: B R Aspecto geral: B R Observações:
IV. CARACTERÍSTICAS DO MEIO V.1. AGENTES FÍSICO-QUÍMICOS EM CONTATO COM A ESTRUTURA
Atmosfera Rural Urbana Marinha Industrial Tipo: ________________________________
Água
Natural Doméstica Industrial Doce Potável Salgada Residual
Solo
Natural Aterro
Outros (quando sua determinação for possível) Altas temperaturas Agentes químicos __________________
Atmosfera específica Que tipo?_________________ Observações:
135
IV.2. PROPRIEDADES FÍSICAS DO MEIO (quando a obtenção desses dados for possível)
Atmosfera: (médias características do local, na época do ano em que foi realizada a inspeção) umidade relativa: __________ temperatura (ºC): __________ regime de ventos: ____________________ chuvas __________________ ______________: __________
Água: (considerar relatos de pessoas e a proximidade de fontes emissoras) coloração: ________________ temperatura (ºC): __________ sulfatos: __________ cloretos: __________ pH: __________ _____________: __________
Solo: cloretos: _________ umidade: __________ sulfatos: _________ __________________: __________ pH: __________ Observações:
V. DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA
136
5.3.2 INSTRUÇÕES PARA PREENCHIMENTO DA PLANILHA DE INSPEÇÃO
5.3.2.1 Dados da Obra
5.3.2.1.1 Identificação
• Obra: registrar um nome que caracterize a OAE a ser inspecionada.
• Localização: anotar o nome cidade onde se localiza a OAE, bem como o Estado; no
caso de rodovia, registrar qual a rodovia e o quilometro de localização da obra; sendo
possível, registrar também a localização geográfica da obra, obtida por meio de um
GPS.
• Data: indicar a data de realização da inspeção.
• Hora: hora em que foi realizada a inspeção.
• Tempo: indicar as condições do tempo no momento da inspeção - SOL, quando
ensolarado; NU, quando nublado ou parcialmente nublado; CHU, quando chuvoso. As
condições do tempo podem influenciar na precisão das observações feitas durante a
inspeção, podendo o inspetor se enganar em alguns casos. É aconselhável que as
inspeções visuais não sejam feitas em dias chuvosos, de forma que não se tenha
impedimentos no acesso à estrutura e na observação correta e adequada de suas
condições.
• Equipe: relacionar os nomes dos membros da equipe inspetora – ajudante,
encarregado e, principalmente, o engenheiro responsável pela inspeção.
137
• Foto da Obra: inserir uma foto, preferencialmente uma foto panorâmica, em que
sejam indicadas as extremidades da obra (por exemplo, lado Jacareí e lado São José
dos Campos).
5.3.2.2 Dados de Inspeção
5.3.2.2.1 Encontros/Acessos
Cada encontro é identificado pelo lado da extremidade do trecho (ex.: lado São José dos
Campos ou lado Jacareí); no caso de obras sobre rios, as margens direita e esquerda (MD e
ME, respectivamente) devem ser indicadas..
• Prumo: pode ser verificado visualmente, indicando-se sua condição (boa (B) ou ruim
(R)).
• Alinhamento: pode ser verificado visualmente, indicando-se sua condição (boa (B) ou
ruim (R)).
• Recalque: pode ser verificado visualmente, indicando-se sua existência ou não (sim
(S) ou não (N)).
• Erosão dos taludes: indicar a ocorrência (sim (S) ou não (N)) de erosão dos taludes.
As fotos da Figura 84 a seguir apresentam exemplos de encontros com boa contenção e com
erosão intensa do talude.
138
a) b) Figura 84 – Conservação de taludes. a) Exemplo de uma ponte com boa contenção de talude, inexistindo erosão
do mesmo. b) Exemplo de ponte sem contenção do talude, havendo um processo avançado de erosão. (Fotos: Julia Wippich Lencioni, 2004; 2005).
• Drenagem: indicar as condições gerais de funcionamento (boas (B) ou ruins (R)) do
sistema de drenagem. Deve-se verificar se os furos de drenagem estão funcionando
normalmente ou estão entupidos, obstruindo a saída da água da superfície dos acessos.
Problemas de drenagem nos encontros/acessos podem provocar risco ao tráfego de
veículos pelo acúmulo de água na superfície da estrutura ou provocar danos à
integridade estrutural da obra.
• Fissuras: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de fissuras no concreto dos
encontros/acessos. Indicar, também, o tipo (forma) das fissuras constatados – fissuras
irregulares, de aspecto craquelado, paralelas à armadura, com direção preferencial, etc.
• Falhas de concretagem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de falhas de
concretagem (ninhos/bicheiras) nos encontros/acessos.
• Concreto desagregado: indicar se há presença ou não (sim (S) ou não (N)) de
desagregação do concreto dos encontros/acessos.
• Manchas de fuligem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de manchas de
fuligem, indicativas tanto de gases expelidos por veículos automotores e por
139
indústrias, quanto de fogo (fogueiras) provocado por indigentes que permaneçam no
local, ou fogo acidental ou intencional.
• Lixiviação: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de lixiviação do concreto.
Identificar a forma de manifestação: manchas ou estalactites.
• Manchas de óxidos de corrosão: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de
manchas de óxidos de corrosão nos encontros/acessos. A constatação de manchas
provocadas por óxidos de corrosão indicam que a estrutura já apresenta um processo
de corrosão das armaduras, o qual deve sofrer intervenção.
• Armadura exposta: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura
exposta nos encontros. A armadura permanecendo exposta oferece condições para que
se tenha início o processo de corrosão do aço. Na maior parte das vezes, a armadura
apresenta-se exposta por falhas de concretagem ou por causa de choques mecânicos
que acabam por retirar seu cobrimento.
• Armadura corroída: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura
corroída nos encontros/acessos.
• Armadura com perda de seção ou inexistente: indicar a existência ou não (sim (S)
ou não (N)) de armadura com perda de seção ou armadura inexistente nos
encontros/acessos. A corrosão do aço em estágio avançado pode levar à perda de
seção da armadura, a qual chega a inexistir em alguns casos, causando sérios
problemas de durabilidade da estrutura e riscos de colapso estrutural.
• Observações: devem ser registrados os pontos dos encontros/acessos onde for
detectado algum tipo de problema; esse registro deverá ser auxiliado por fotos.
Aconselha-se indicar os encontros como feito na foto de identificação da obra, como,
por exemplo, lado Caçapava, lado Taubaté).
140
5.3.2.2.2 Laje/Tabuleiro
• Revestimento: indicar qual o tipo de revestimento (concreto de cimento
Portland/concreto asfalto) da laje/tabuleiro.
• Desgaste: Indicar se o revestimento, em concreto ou asfalto, encontra-se desgastado
ou não (sim (S) ou não (N)).
• Fissuras: Indicar se o revestimento apresenta fissuras ou não (sim (S) ou não (N)).
Indicar, também, o tipo (forma) das fissuras constatados – fissuras irregulares, de
aspecto craquelado, paralelas à armadura, com direção preferencial, etc.
• Juntas: indicar a condição (abertas ou revestidas) das juntas do pavimento.
Limpeza - indicar o estado de limpeza das juntas (bom (B) ou ruim (R)).
Fixação - indicar a condição de conservação das juntas (boa (B) ou ruim (R)).
• Drenagem: avaliar as condições de drenagem da laje/ tabuleiro. Observar a existência
de manchas de umidade, acúmulo de água e condições de limpeza e manutenção dos
furos de drenagem.
• Existência de furos de drenagem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de
furos de drenagem na laje/ tabuleiro da OAE inspecionada.
• Comprimento adequado: Indicar se o comprimento dos dispositivos de drenagem é
adequado ou não (sim (S) ou não (N)), ou seja, se possuem comprimento suficiente
(cerca de 20cm) para permitir a vazão da água da superfície da laje/ tabuleiro para o
terrapleno, não havendo permanência de água sobre a estrutura nem provocando a
lavagem do concreto (lixiviação).
• Furos de drenagem deficientes (entupidos): Indicar a existência ou não (sim (S) ou
não (N)) de furos de drenagem com funcionamento deficiente (entupidos). A
141
existência de um ou mais furos de drenagem entupidos pode não significar problemas
imediatos ou significativos na drenagem superficial da laje/tabuleiro, mas alertam para
a necessidade de uma maior atenção quanto à manutenção e limpeza dos furos, de
forma a evitar problemas futuros.
A Figura 85 a seguir mostra um exemplo de um viaduto com furos de drenagem de
comprimento adequado, mas com um dos furos entupidos.
Figura 85 - Tabuleiro de um viaduto com furos de drenagem de comprimento adequado, mas com um dos furos entupidos e prejudicando a drenagem. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).
• Condições gerais de drenagem: avaliar visualmente as condições gerais de drenagem
(boas (B) ou ruins (R)) da laje/ tabuleiro, verificando se há acúmulo de água na sua
superfície. Problemas de drenagem, além de acelerar o processo de degradação do
concreto da estrutura, podem provocar sérios problemas de segurança ao tráfego, já
que a deficiência do sistema de drenagem de uma ponte/viaduto pode favorecer o
acúmulo de água na superfície da laje/tabuleiro, nas faixas de rolagem de veículos,
provocando o efeito de aquaplanagem, que pode provocar a derrapagem dos veículos
em movimento ou no ato de frearem.
142
• Irregularidades no pavimento: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de
irregularidades no pavimento, tais como: panelas, ondulações (comuns no caso de
revestimento asfáltico), descamações, etc.
• Fissuras: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de fissuras no concreto da
laje/tabuleiro. Indicar, também, o tipo (forma) das fissuras constatados – fissuras
irregulares, de aspecto craquelado, paralelas à armadura, com direção preferencial, etc.
• Falhas de concretagem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de falhas de
concretagem (ninhos/bicheiras) na laje/tabuleiro.
• Concreto desagregado: indicar se há presença ou não (sim (S) ou não (N)) de
desagregação do concreto da laje/tabuleiro.
• Manchas de fuligem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de manchas de
fuligem, indicativas tanto de gases expelidos por veículos automotores e por
indústrias, quanto de fogo (fogueiras) provocado por indigentes que permaneçam no
local, ou fogo acidental ou intencional.
A Figura 86 apresenta um viaduto sobre linha férrea, com uma extensa mancha escura
característica da ação do fogo.
143
Figura 86 - Viaduto atingido por ação do fogo. Observa-se uma extensa mancha escura causada pela ação das chamas. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).
• Lixiviação: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de lixiviação do concreto.
Identificar a forma de manifestação: manchas ou estalactites.
A Figura 87 a seguir apresenta um exemplo de um tabuleiro de um viaduto
apresentando manchas e estalactites causadas pela lixiviação do concreto.
Figura 87 – Tabuleiro inferior de um viaduto degradado por lixiviação – presença de manchas e estalactites. (Foto: Priscila Caterine de Brito, 2005).
144
• Manchas de óxidos de corrosão: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de
manchas de óxidos de corrosão na laje/tabuleiro. A constatação de manchas
provocadas por óxidos de corrosão indica que a estrutura já apresenta um processo de
corrosão das armaduras, o qual deve sofrer intervenção.
• Armadura exposta: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura
exposta na laje/tabuleiro. A armadura permanecendo exposta dá condições para que se
tenha início o processo de corrosão do aço.
• Armadura corroída: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura
corroída na laje/tabuleiro.
• Armadura com perda de seção ou inexistente: indicar a existência ou não (sim (S)
ou não (N)) de armadura com perda de seção ou armadura inexistente na
laje/tabuleiro. A corrosão do aço em estágio avançado pode levar à perda de seção da
armadura, a qual chega a inexistir em alguns casos, causando sérios problemas de
durabilidade da estrutura e riscos de colapso estrutural.
• Observações: devem ser registrada a localização, na laje/tabuleiro, das manifestações
patológicas. Adotar um sistema de referência, indicando uma maior proximidade de
algum elemento estrutural, por exemplo, que permita a compreensão e localização do
problema para posterior acompanhamento ou intervenção. A localização das
manifestações patológicas deverá ser auxiliada por meio de um registro fotográfico.
145
5.3.2.2.3 Vigamentos
• Flechas: podem ser verificadas visualmente, indicando-se suas condições gerais (boas
(B) ou ruins (R)).
• Alinhamento: pode ser verificado visualmente, indicando-se sua condição geral (boa
(B) ou ruim (R)).
• Fissuras: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de fissuras nos vigamentos.
Indicar, também, o tipo (forma) das fissuras constatados – fissuras irregulares, de
aspecto craquelado, paralelas à armadura, com direção preferencial, etc.
• Falhas de concretagem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de falhas de
concretagem (ninhos/bicheiras) nos vigamentos.
• Concreto desagregado: indicar se há presença ou não (sim (S) ou não (N)) de
desagregação do concreto dos vigamentos.
• Manchas de fuligem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de manchas de
fuligem, indicativas tanto de gases expelidos por veículos automotores e por
indústrias, quanto de fogo (fogueiras) provocado por indigentes que permaneçam no
local, ou fogo acidental ou intencional.
• Lixiviação: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de lixiviação do concreto.
Identificar a forma de manifestação: manchas ou estalactites.
• Manchas de óxidos de corrosão: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de
manchas de óxidos de corrosão nos vigamentos. A constatação de manchas
provocadas por óxidos de corrosão indicam que a estrutura já apresenta um processo
de corrosão das armaduras, o qual deve sofrer intervenção.
146
Um exemplo de uma viga de um viaduto em que se observam manchas de óxidos de
corrosão é apresentado na Figura 88.
Figura 88 – Viaduto onde se observa o manchamento do concreto da viga por óxidos de corrosão. As extremidades de todas as vigas apresentavam esse sintoma no momento da sua constatação. (Foto: Julia
Wippich Lencioni, 2005).
• Armadura exposta: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura
exposta nos vigamentos. A armadura permanecendo exposta oferece condições para
que se tenha início o processo de corrosão do aço. Na maior parte das vezes, a
armadura apresenta-se exposta por falhas de concretagem ou por causa de choques
mecânicos que acabam por retirar seu cobrimento.
• Armadura corroída: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura
corroída nos vigamentos.
• Armadura com perda de seção ou inexistente: indicar a existência ou não (sim (S)
ou não (N)) de armadura com perda de seção ou armadura inexistente nos vigamentos.
A corrosão do aço em estágio avançado pode levar à perda de seção da armadura, a
qual chega a inexistir em alguns casos, causando sérios problemas de durabilidade da
estrutura e riscos de colapso estrutural.
147
A Figura 89 apresenta um exemplo de uma viga onde a armadura, além de exposta e
corroída, apresenta-se também com perda de seção.
Figura 89 - Viga de um viaduto apresentando desagregação do concreto de cobrimento da armadura, corrosão e perda de seção do aço. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).
• Observações: deverá ser indicada a localização em cada viga de onde se encontram as
manifestações patológicas detectadas. Adotar um sistema de referência, numerando as
vigas, por exemplo, que permita a localização e acompanhamento ou intervenção dos
problemas. A indicação da localização das manifestações patológicas deverá ser
auxiliada por meio de um registro fotográfico.
5.3.2.2.4 Aparelhos de Apoio
• Posição: indicar as condições (boas (B) ou ruins (R)) relacionadas à posição dos
apoios. A Figura 90, a seguir, traz uma estrutura em que um aparelho de apoio
encontra-se em condições ruins, apresentando-se deslocado em relação ao pilar.
148
Figura 90 – Exemplo de um aparelho de apoio deslocado. (Foto: autoria e data desconhecidas).
• Drenagem: indicar as condições gerais de drenagem (boas (B) ou ruins (R)) na região
dos apoios, observando a ocorrência ou não de acúmulo de água nessa região.
• Limpeza: indicar as condições gerais (boas (B) ou ruins (R)) de limpeza dos apoios.
• Danos (ruptura, fissura): Indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de
aparelhos de apoio danificados, ou seja, rompidos ou fissurados. Danos desse tipo em
aparelhos de apoio, além de propiciarem danos estruturais mais graves, podem gerar
ao motorista que trafega sobre a obra certo desconforto ao passar pelo encontro da
obra com a estrada, quando é possível perceber a existência de um degrau (desnível)
entre essas estruturas.
A Figura 91 traz um exemplo de um apoio em neoprene de um viaduto com menos de
10 anos de idade, rompido. A ruptura do apoio gerou a quebra e rotação de elementos
em concreto utilizados para contenção do aterro do encontro do viaduto.
149
a) b) Figura 91 - Aparelho de apoio de um viaduto de uma rodovia de tráfego intenso. a) O parelho de apoio
encontra-se rompido, tendo sido verificada também a rotação de algumas placas de contenção do talude em decorrência da ruptura do apoio; b) detalhe da foto a. (Fotos: Julia Wippich Lencioni, 2005).
• Estado geral: indicar as condições gerais de integridade e conservação (boas (B) ou
ruins (R)) dos apoios.
• Observações: deverão ser registrados os aparelhos de apoio que apresentarem
problemas. Deverá ser adotado um sistema de referência para a indicação do(s)
aparelho(s) danificado(s) e as anomalias detectadas deverão ser registradas também
por meio de fotos.
5.3.2.2.5 Pilares
• Prumo: pode ser verificado visualmente, indicando-se sua condição (boa (B) ou ruim
(R)).
• Alinhamento: pode ser verificado visualmente, indicando-se sua condição (boa (B) ou
ruim (R).
• Recalque: pode ser verificado visualmente, indicando-se sua existência ou não (sim
(S) ou não (N)).
150
• Drenagem: indicar as condições gerais de drenagem (boas (B) ou ruins (R)) nos
pilares, verificando a parte superior (cabeça) dos pilares, onde estão localizados os
aparelhos de apoio, e a parte inferior (pé do pilar), junto aos blocos, verificando a
existência de acúmulo de água.
• Fissuras: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de fissuras nos pilares.
Fissuras nos pilares podem indicar anomalias no comportamento da estrutura, tanto no
que diz respeito à capacidade de carga quanto ao desenvolvimento de corrosão da
armadura ou de outro processo de degradação, e também expor as armaduras à ação do
meio, permitindo o surgimento e o desenvolvimento de outras manifestações
patológicas. Indicar, também, o tipo (forma) das fissuras constatados – fissuras
irregulares, de aspecto craquelado, paralelas à armadura, com direção preferencial, etc.
• Falhas de concretagem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de falhas de
concretagem (ninhos/bicheiras) nos pilares. Além de indicar deficiência do processo
executivo, as falhas de concretagem permitem o contato do meio com a matriz de
cimento e a armadura, favorecendo o desenvolvimento de manifestações patológicas.
• Concreto desagregado: indicar se há presença ou não (sim (S) ou não (N)) de
desagregação do concreto dos pilares. Como no caso das falhas de concretagem, a
desagregação permite a ação do meio sobre a matriz de cimento e a armadura,
favorecendo a degradação da estrutura. A Figura 92 traz um pilar apresentando
desagregação do concreto.
151
Figura 92 – Pé de pilar apresentando desagregação do concreto e corrosão da armadura. (Foto: autoria e data desconhecidas).
• Manchas de fuligem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de manchas de
fuligem, indicativas tanto de gases expelidos por veículos automotores e por
indústrias, quanto de fogo (fogueiras) provocado por indigentes que permaneçam no
local, ou fogo acidental ou intencional.
• Lixiviação: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de lixiviação do concreto.
Identificar a forma de manifestação: manchas ou estalactites.
• Manchas de óxidos de corrosão: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de
manchas de óxidos de corrosão nos pilares. A constatação de manchas provocadas por
óxidos de corrosão indicam que a estrutura já apresenta um processo de corrosão das
armaduras, o qual deve sofrer intervenção.
• Armadura exposta: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura
exposta nos pilares. A armadura permanecendo exposta oferece condições para que se
tenha início o processo de corrosão do aço. Na maior parte das vezes, a armadura
152
apresenta-se exposta por falhas de concretagem ou por causa de choques mecânicos
que acabam por retirar seu cobrimento.
• Armadura corroída: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura
corroída nos pilares.
• Armadura com perda de seção ou inexistente: indicar a existência ou não (sim (S)
ou não (N)) de armadura com perda de seção ou armadura inexistente nos pilares. A
corrosão do aço em estágio avançado pode levar à perda de seção da armadura, a qual
chega a inexistir em alguns casos, causando sérios problemas de durabilidade da
estrutura e riscos de colapso estrutural.
• Observações: os pilares nos quais forem constatados algum tipo de problema deverão
ser devidamente identificados. Adotar um sistema de referência que permita a correta
identificação do(s) pilar(es) afetado(s). A localização dos pilares deverá ser auxiliada
por meio de um registro fotográfico.
5.3.2.2.6 Fundações
• Fundações desenterradas: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de
fundações desenterradas.
• Recalque: indicar a ocorrência ou não (sim (S) ou não (N)) de recalque das fundações.
• Erosão do terreno: indicar a ocorrência ou não (sim (S) ou não (N)) de erosão do
terreno ao redor ou nas proximidades das fundações.
• Fissuras: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de fissuras nas fundações
expostas. Fissuras nas fundações podem indicar anomalias no comportamento da
153
estrutura, tanto no que diz respeito à capacidade de carga quanto ao desenvolvimento
de corrosão da armadura ou de outro processo de degradação, e também expor as
armaduras à ação do meio, permitindo o surgimento e o desenvolvimento de outras
manifestações patológicas. Indicar, também, o tipo (forma) das fissuras constatados –
fissuras irregulares, de aspecto craquelado, paralelas à armadura, com direção
preferencial, etc.
• Falhas de concretagem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de falhas de
concretagem (ninhos/bicheiras) nas fundações.
• Concreto desagregado: indicar se há presença ou não (sim (S) ou não (N)) de
desagregação do concreto das fundações.
• Manchas de fuligem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de manchas de
fuligem, indicativas tanto de gases expelidos por veículos automotores e por
indústrias, quanto de fogo (fogueiras) provocado por indigentes que permaneçam no
local, ou fogo acidental ou intencional.
• Lixiviação: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de lixiviação do concreto.
Identificar a forma de manifestação: manchas ou estalactites.
• Manchas de óxidos de corrosão: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de
manchas de óxidos de corrosão nas fundações. A constatação de manchas provocadas
por óxidos de corrosão indicam que a estrutura já apresenta um processo de corrosão
das armaduras, o qual deve sofrer intervenção.
• Armadura exposta: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura
exposta nas fundações. A armadura permanecendo exposta oferece condições para que
se tenha início o processo de corrosão do aço. Na maior parte das vezes, a armadura
apresenta-se exposta por falhas de concretagem.
154
• Armadura corroída: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura
corroída nas fundações.
• Armadura com perda de seção ou inexistente: indicar a existência ou não (sim (S)
ou não (N)) de armadura com perda de seção ou armadura inexistente nas fundações.
A corrosão do aço em estágio avançado pode levar à perda de seção da armadura, a
qual chega a inexistir em alguns casos, causando sérios problemas de durabilidade da
estrutura e riscos de colapso estrutural.
• Observações: deverá ser indicada qual(is) fundação(ões) apresenta(m) algum tipo de
problema visualizado durante a inspeção. Adotar um sistema de referência que permita
a correta identificação da(s) fundação(ões) afetada(s). A localização das fundações
deverá ser auxiliada por meio de um registro fotográfico.
5.3.2.3 Observações Gerais
5.3.2.3.1 Guarda-corpo
• Existente: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) do guarda-corpo na OAE
inspecionada. Indicar se o guarda-corpo é metálico ou de concreto.
• Degradado: indicar se o(s) guarda-corpo(s) encontra(m)-se degradado(s) ou não (sim
(S) ou não (N)).
155
• Observações: caso o(s) guarda-corpo(s) encontre(m)-se degradado(s), indicar quais as
anomalias detectadas. Outras observações que o inspetor julgar necessárias também
poderão ser registradas.
A Figura 93 apresenta um exemplo de um guarda-corpo com diversas manifestações
patológicas que devem ser registradas no momento de uma inspeção.
Figura 93 – Guarda-corpo de um viaduto de meia encosta na Serra do Mar, apresentando fissuras, desagregação do concreto, corrosão da armadura, perda de seção do concreto e do aço. (Foto: Julia Wippich
Lencioni, 2003).
5.3.2.3.2 Barreira de proteção para veículos
• Existente: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) da barreira de proteção
para veículos na OAE inspecionada. Indicar se a barreira é metálica ou de concreto.
• Degradado: indicar se a barreira para proteção de veículos encontra-se degradada ou
não (sim (S) ou não (N)).
156
• Observações: caso a barreira para proteção de veículos encontre-se degradada, indicar
quais as anomalias detectadas. Outras observações que o inspetor julgar necessárias
também poderão ser registradas.
5.3.2.3.3 Iluminação
• Existente: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de sistema de iluminação
na OAE inspecionada.
• Adequada/Suficiente: indicar se o sistema de iluminação da OAE é adequado e/ou
suficiente para fornecer uma boa condição de luminosidade à OAE inspecionada.
• Sistema de iluminação: indicar se o sistema de iluminação da OAE inspecionada
encontra-se degradado ou não (sim (S) ou não (N)); no caso da resposta ser positiva,
indicar o tipo de degradação: corrosão dos postes ou impacto por veículos; no caso de
a causa da degradação ser outra possível de ser definida, indicar qual.
• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias.
5.3.2.3.4 Sinalização Viária
• Existente: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de sinalização viária
(pintura e placas).
157
• Adequada/Suficiente: indicar se a sinalização viária da OAE inspecionada é
adequada ao local e/ou suficiente para exercer sua função.
• Conservação: indicar se o estado de conservação da sinalização viária da OAE
inspecionada é bom ou ruim (bom (B) ou ruim (R)).
• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias.
5.3.2.3.5 Vandalismo
Indicar se na OAE ou no seu entorno há sinais de vandalismo (sim (S) ou não (N)). Indicar os
sinais constatados, tais como fogueiras feitas por indigentes, urina, pichação, ou até mesmo a
presença de indigentes no local. Indicar os sinais de vandalismo constatados. Alguns atos de
vandalismo, como a presença de moradores de rua sob a estrutura ou pixações, não são fatores
que degradam a estrutura em si, mas em termos de conservação de um bem público, devem
ser observados e evitados.
• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias.
As Figuras 94 e 95 a seguir mostram exemplos de sinais de vandalismos em OAEs.
158
Figura 94 - Viaduto sobre linha férrea. Observa-se a presença de pixações no encontro do viaduto. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).
Figura 95 - Viaduto sobre linha férrea. a) Um dos acessos para inspeção (janela de inspeção) da estrutura apresenta-se sem tampa; b) Pode ser verificada a presença de objetos no interior da estrutura, indicando o
possível uso da mesma por moradores de rua. (Fotos: Julia Wippich Lencioni, 2005).
159
5.3.2.3.6 Tubulações
Indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de tubulações afixadas na estrutura da OAE.
Indicar o tipo de tubulação constatada, tal como tubulações de PVC para águas pluviais,
tubulação de gás, tubulação de fibra ótica, etc.
A existência de tubulações afixadas nas obras-de-arte vem sendo evitada tanto por gerar
danos à estrutura, quanto por propiciar atos de vandalismo e, consequentemente, elevar os
custos de manutenção dessas estruturas. Entretanto, em alguns casos essas instalações
permanecem inalteradas.
• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias.
Um exemplo de presença de tubulações inadequadamente afixadas à estrutura é ilustrado na
Figura 96.
Figura 96 - Exemplo de estrutura com tubulações afixadas de forma inadequada. Viaduto com tubulações de PVC afixada à estrutura para captação de águas pluviais. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).
160
5.3.2.3.7 Tráfego
As características do tráfego passante pela OAE inspecionada também têm influência na
degradação da estrutura. Um elevado volume diário de veículos ou um elevado volume de
veículos de carga passando por uma OAE, associado a variações climáticas, como sol e
chuva, podem acelerar o processo de desgaste da estrutura, tanto no que diz respeito à
superfície dos tabuleiro, por exemplo, quanto aos aparelhos de apoio e vigamentos, que
acabam sendo mais solicitados sob essas condições.
• Características: indicar o tipo característico do trânsito passante pela OAE - urbano,
para o caso de uma OAE que sirva à uma área estritamente urbana, um município;
intermunicipal, quando a OAE estiver localizada em uma rodovia que liga dois ou
mais municípios; interestadual, no caso de rodovias que ligam estados; indicar se o
trânsito for exclusivamente de pedestres, no caso de passarelas.
• Tráfego Intenso: indicar se o tráfego local é intenso ou não (sim (S) ou não (N)).
• Elevado volume de veículos de carga: indicar se há ou não (sim (S) ou não (N))
tráfego elevado de veículos de carga na obra inspecionada.
• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias.
5.3.2.3.8 Estado geral de conservação da obra
Vegetação: Indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de vegetação em crescimento
entre os elementos estruturais da obra-de-arte inspecionada. Um problema muito comum de
161
ser observado em OAEs é a presença de vegetação, principalmente nas juntas de concretagem
e/ou dilatação, e nas fissuras. A existência de plantas crescendo nessas condições dá origem a
tensões no interior da junta, as quais podem gerar fissuras e desagregações no concreto,
acabando por permitir e facilitar o acesso de outros agentes de degradação à estrutura. Além
disso, a existência de vegetação pode interferir na drenagem da OAE.
A Figura 97 traz um encontro de um viaduto onde observa-se o crescimento de vegetação.
Figura 97 - Presença de vegetação (árvore) crescendo no encontro de um viaduto. (Foto: Julia Wippich lencioni, 2005).
• Limpeza: indicar o estado (bom (B) ou ruim (R)) de limpeza da obra
• Aspecto Geral: indicar o aspecto geral (bom (B) ou ruim (R)) de conservação da obra.
• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias.
162
5.3.2.4 Características do meio
É essencial que em uma inspeção de uma OAE se busque no local e nas proximidades da obra
informações sobre fatores que podem estar provocando o surgimento e/ou o desenvolvimento
de manifestações patológicas, acelerando o processo de degradação da estrutura. Sendo assim,
características do meio circundante à estrutura devem ser observadas cuidadosamente,
coletando-se dados que permitam identificar os fatores que possam estar influenciando na
degradação tanto do concreto quanto da armadura, originando os processos de degradação já
apresentados e comentados neste trabalho.
5.3.2.4.1 Agentes químico-físicos em contato com a estrutura
• Atmosfera: indicar o tipo de atmosfera (rural, urbana, marinha ou industrial) na qual a
obra-de-arte está inserida.
• Água: no caso de a obra-de-arte estar em contato com água, indicar qual o tipo
(natural – doce ou salgada; doméstica – potável ou residual; industrial).
• Solo: indicar o tipo de solo (natural ou aterro) sobre o qual assenta-se a estrutura.
• Outros: quando for possível, coletar informações quanto a ocorrência de altas
temperaturas em contato com o concreto da estrutura, bem como agentes químicos
(buscar identificar quais), atmosfera específica (identificar o tipo, como, por exemplo,
uma indústria de celulose) ou outras informações que se mostrarem necessárias ou de
valia.
163
• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias.
5.3.2.4.2 Propriedade físicas do meio
Quando for possível, registrar dados quanto à atmosfera, água e solo em contato com a obra-
de-arte.
A coleta dessas informações pode ser realizada anteriormente à inspeção, não sendo
necessário a obtenção desses dados no momento exato em que for realizada a inspeção. O
ideal é que sejam levados à campo sensores/instrumentos específicos para a coleta dessas
informações, como por exemplo, sensores de umidade, termômetros e recipientes adequados
para coleta e armazenamento de amostras de água e solo que tenham que ser submetidos a
análises químicas para detecção da presença de compostos agressivos ao concreto.
• Atmosfera: anotar dados relativos a umidade relativa, regime de ventos, temperatura e
regime de chuvas, e outros dados que se mostrarem necessários ou importantes.
Utilizar como referência dados de médias locais, os quais podem ser obtidos por meio
de consultas à internet, em sites de instituições e órgãos que realizam a monitoração
constante desses dados, tais como o Centro de Previsão de Tempo e Estudos
Climáticos - CPTEC (http://www.cptec.inpe.br), e o Instituto Nacional de
Meteorologia - INMET (http://www.inmet.gov.br).
• Água: anotar a coloração da água (avermelhada, esverdeada, etc), pois isso pode servir
como indicativo da existência de poluentes. Quando possível, anotar dados quanto à
presença e concentração de Cloretos e Sulfatos na água em contato com a OAE, pH da
água, temperatura, e outros dados que se mostrarem necessários ou importantes. As
informações quanto à presença de Cloretos e Sulfatos podem ser obtidas por meio da
presença de cheiros fortes no local, relatos de pessoas que tenham conhecimento da
164
existência de alguns desses compostos na água, ou suspeita da existência dos mesmos
em virtude da presença de fontes emissoras próximas ao local, tais como indústrias. O
concreto atacado por Cloretos e/ou Sulfatos possui características próprias, discutidas
nos itens 4.2.2.2.2 e 4.2.1.2.2 desta Tese, que quando constatadas indicam o ataque da
estrutura por esses compostos. Caso seja necessário, uma análise química da água
deverá ser feita por um laboratório idôneo, atestando a existência ou não desses
compostos na água, bem como qual a sua concentração. A classificação da água pode
ser realizada com base na norma L1.007 – Determinação do grau de agressividade de
meio aquoso ao concreto, de 1988, da Companhia de Tecnologia de Saneamento
Ambiental (CETESB), a qual fixa as condições para determinação do grau de
agressividade do meio aquoso e estabelece critérios para a caracterização das
condições de exposição que influem no grau de agressividade do meio em contato com
o concreto. No caso do pH, sendo possível o uso de um papel indicador, o mesmo
poderá ser medido no local, mesmo que com precisão aproximada. Sendo necessário,
uma análise química da água deverá ser solicitada também para este caso. A
temperatura da água poderá ser obtida por meio de um termômetro adequado para essa
situação.
• Solo: desde que existentes e acessíveis, anotar dados quanto à presença e concentração
de Cloretos e Sulfatos no solo, pH e umidade do solo, e outros dados que se
mostrarem necessários ou importantes. Se houver indícios ou suspeita da presença de
Cloretos e/ou Sulfatos no solo, em virtude da existência de fontes emissoras próximas
à OAE inspecionada, tomar nota desses dados. Caso seja necessário, uma análise
química do solo deverá ser feita, atestando a existência ou não de compostos químicos
no solo que possam estar degradando o concreto.
165
• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias. Sempre que
possível, indicar quais elementos estruturais encontram-se em contato com a água ou o
solo supostamente agressivos ao concreto, de forma a auxiliar no acompanhamento da
degradação da estrutura.
5.3.2.5 Documentação Fotográfica
A documentação fotográfica trata-se de um registro por meio de fotos, analógicas ou digitais,
das principais constatações ocorridas durante a inspeção. O registro fotográfico pode ser
utilizado para o acompanhamento do desenvolvimento das manifestações patológicas de uma
OAE.
Não há um número mínimo de fotos a serem registradas, mas aconselha-se que seja um
número suficiente e significativo que permita o devido acompanhamento e conhecimento do
desenvolvimento do estado de conservação da estrutura, principalmente no caso de esse
acompanhamento ser realizado por diferentes profissionais ao longo do tempo.
5.3.3 APLICAÇÃO DA METODOLOGIA PROPOSTA A CASOS REAIS
A metodologia de inspeção rotineira de pontes e viadutos em concreto armado proposta neste
trabalho foi aplicada a casos reais, com o objetivo de avaliá-la e complementa-la, e obter
166
dados aplicáveis não só a este trabalho, mas também a outros trabalhos publicados e também
a serem desenvolvidos futuramente.
Nas primeiras saídas a campo, pôde-se perceber que existiam algumas inconsistências na
planilha inicialmente desenvolvida, sendo necessárias correções dos seus dados e
complementações significativas.
As primeiras inspeções contaram com o acompanhamento e orientação de um engenheiro com
ampla experiência em inspeção de pontes e viadutos, o que permitiu uma avaliação criteriosa
e valiosa do trabalho que estava sendo desenvolvido. Por meio das diversas considerações
feitas por esse profissional, indicando algumas falhas e dúvidas no material desenvolvido, e
de discussões a respeito, principalmente, de fatores que deveriam ser considerados nas
inspeções e que correntemente não são levados em conta pelos inspetores e pelos manuais e
normas em vigor, a abordagem de alguns itens foi modificada, tornando-os mais definidos, e
as informações presentes na planilha de inspeção rotineira desenvolvida foram
complementadas.
Posteriormente, novas inspeções foram realizadas, permitindo-se a verificação da eficácia do
material desenvolvido e sua finalização, considerando-o completo da forma como é
apresentado neste trabalho.
As inspeções realizadas para aplicação da metodologia proposta permitiram a coleta de
material fotográfico e dados referentes a manifestações patológicas e condições do entorno na
obra que, além de serem utilizados nesta Tese de Mestrado, serviram de base para a
elaboração de trabalhos paralelos publicados em eventos técnico-científicos.
167
5.4 CONSIDERAÇÕES SOBRE AS INSPEÇÕES CADASTRAIS DE PONTES E
VIADUTOS EM CONCRETO ARMADO
A planilha de inspeção proposta e apresentada neste trabalho foi desenvolvida para ser
aplicada no caso das inspeções rotineiras. Entretanto, no caso de ser necessário utiliza-la para
fins de inspeção cadastral, é necessário que algumas complementações sejam feitas na
planilha, visando inserir dados que permitam um maior conhecimento das características
originais da obra e que permitam o acesso aos dados construtivos da estrutura. Dessa forma,
são relacionados a seguir algumas das informações que devem ser coletadas e inseridas na
planilha visando transforma-la em uma planilha de inspeção cadastral de uma OAE.
Essas informações podem ser levantadas antes das saídas de campo para a inspeção da OAE,
desde que se tenha acesso à documentação da obra (projetos estrutural e arquitetônico, laudos
de controle tecnológico dos materiais utilizados, etc).
Como no caso das inspeções rotineiras, as inspeções cadastrais devem ser realizadas por
profissionais treinados e capacitados, com conhecimento dos aspectos a serem avaliados
durante a inspeção de uma OAE.
5.4.1 OBRA
Aconselha-se que alguns dados referentes à obra sejam levantados, tais como
• Autor do projeto: quando disponível este dado, indicar o nome do autor do projeto da
OAE inspecionada.
168
• Construtor: quando disponível este dado, indicar o nome do responsável pela
construção da OAE.
• Projeto: tendo-se acesso ao projeto da OAE inspecionada, indicar se esse projeto é
completo, quando existir o projeto estrutural pormenorizado; parcial, quando existir o
projeto estrutural incompleto; geométrico, quando existir apenas o esquema geral da
ponte, cotado; ou inexistente, quando não existir projeto algum. Quando o acesso ao
projeto por inviável, indicar essa condição como, por exemplo, inacessível.
• Arquivo de projeto: na existência de um projeto da OAE, e tendo-se acesso a ele, dar
indicações de onde o mesmo encontra-se localizado/arquivado (Prefeitura, escritório
da Construtora ou da Concessionária, número do arquivo, etc), de forma a, no futuro,
se ter fácil acesso a essa informação, se necessário. O registro desse tipo de
informação é importante para que, no caso de ser necessário o acesso aos dados
estruturais e de projeto da obra para a realização de uma inspeção mais detalhada e
específica - como no caso de uma verificação estrutural para passagem de cargas
especiais, por exemplo - ou para a execução de serviços, se tenha sua correta
localização, facilitando e agilizando a busca e obtenção dos dados.
• Ano de construção: o registro do ano em que foi construída a OAE permite o
conhecimento da idade da estrutura inspecionada, podendo-se avaliar se suas
condições atuais condizem com o esperado em projeto, ou seja, se estão de acordo
com a vida útil definida em projeto para a obra em questão.
• Ano da manutenção/reforma - quando a OAE tiver passado por algum serviço de
manutenção ou reforma, indicar os anos de execução dos serviços. O registro desse
dado permite o acompanhamento da vida útil dos reparos efetuados e do desempenho
dos mesmos.
169
5.4.2 PISTA
• Largura: indicar a largura da área de rodagem de veículos sobre a OAE, medida
transversalmente entre barreiras laterais ou guarda-rodas (largura total da OAE).
• Número de faixas: indicar número total de faixas de rolagem da pista.
• Acostamentos: indicar a existência ou não de acostamentos na OAE inspecionada.
Obras antigas costumam não possuir acostamentos, o que provoca desconforto ao
tráfego e acidentes.
• Geometria: indicar se a geometria da pista é favorável ou não ao tráfego dos veículos;
pistas muito estreitas provocam desconforto e insegurança aos motoristas, sendo
inclusive perigosas ao tráfego.
• Barreira: indicar qual o tipo de barreira - lateral, central – existente na OAE
inspecionada; a inexistência de barreiras nas OAEs é uma das causas de acidentes, já
que os veículos desgovernados acabam por se chocar com outros ou são expulsos da
pista.
• Canteiro central - indicar a existência ou não de canteiro central na OAE inspecionada.
O canteiro central é um elemento que fornece ao motorista certo conforto psicológico,
pois representa uma separação física das pistas de tráfego em sentido contrário.
• Passeios laterais para pedestres: indicar a existência ou não de passeios laterais para o
trânsito de pedestres. A ausência desses passeios é uma das principais causas de
atropelamentos de pedestres que transitam pelas faixas de rolamento da OAE; a
inexistência dos passeios laterais leva o pedestre a transitar pelos acostamentos ou até
mesmo pelas faixas de rolagem.
170
5.4.3 GEOMETRIA
• Número de tramos: indicar o número de tramos da ponte.
• Comprimento: indicar, em metros, a extensão total da obra, considerando os
encontros.
• Rampa: pode ser verificada visualmente, indicando-se sua existência ou não; a
inclinação, em porcentagem de rampa, pode ser indicada, quando o dado for
conhecido através do projeto da estrutura.
• Curva: como no caso da rampa, pode ser verificada visualmente, indicando-se sua
existência ou não; valores referentes ao tipo e raio de curva podem ser indicados
quando fornecidos pelo projeto da obra.
• Esconsidade: também pode ser verificada visualmente, indicando-se sua ocorrência ou
não; o ângulo de esconsidade pode ser indicado quando também for conhecido através
do projeto.
• Extremo: indicar se os extremos são encontros ou em balanço
5.4.4 ESQUEMAS
• Longitudinal: apresentar um esquema geral da OAE, representando o número de vãos
e posição dos encontros e pilares, sem indicação de pormenores executivos; os pilares
devem ser numerados no sentido da quilometragem da estrada; os encontros são
designados pelo lado referido à extremidade do trecho (p.ex. JSC (São José dos
171
Campos) ou CPV (Caçapava)); no caso de obras sobre rios, as margens direita e
esquerda (MD e ME, respectivamente) devem ser indicadas.
• Transversal: apresentar um esquema da seção transversal da OAE, sem indicação de
pormenores construtivos; devem ser indicados a posição dos passeios para pedestres,
das barreiras, dos pilares, etc.
Os esquemas longitudinal e transversal podem ser substituídos por fotos representativas que
ilustrem as características da OAE inspecionada. Por meio de editoração gráfica das fotos, os
elementos construtivos da OAE podem ser indicados.
5.4.5 MATERIAIS UTILIZADOS
Quando disponíveis, os dados referentes às características dos materiais utilizados na
confecção do concreto aplicado na OAE devem ser indicadas.
• Areia: indicar a granulometria e a massa específica;
• Brita: indicar a granulometria da brita empregada e sua massa específica.
• Cimento: indicar o tipo de cimento utilizado.
• Aço: indicar o tipo de aço utilizado e seu módulo de escoamento.
• Aditivos: indicar o tipo e a concentração dos ativos utilizados.
• Adições: indicar o tipo e a proporção das adições empregadas.
O conhecimento das características dos materiais empregados pode, muita vezes, ajudar na
definição das causas da degradação de uma estrutura. Materiais de má qualidade ou com
características inadequadas para uma determinada obra, podem gerar o surgimento e o
desenvolvimento de manifestações patológicas que não permitem à estrutura que a mesma
172
tenha um desempenho satisfatório e uma vida útil condizente com a que foi estimada em
projeto.
5.4.6 RESISTÊNCIA (CONTROLE DE QUALIDADE)
Quando disponíveis, os dados de controle de qualidade do concreto e do aço utilizados na
construção da OAE devem ser indicados. Indicam-se as resistências média e característica e o
desvio padrão, bem como a unidade utilizada para indicar essas medidas.
5.4.7 COMPRIMENTO E ALTURA DE ENCONTROS E ACESSOS
O comprimento, em metros, de cada um dos encontros/acessos da OAE deve ser registrado.
5.4.8 PILARES
Indicar o tipo característico dos pilares da ponte inspecionada (pilares maciços, tipo parede,
em quadro, ou isolados). Indicar também se os pilares são contraventados ou não.
173
5.4.9 VIGAMENTO
Indicar o tipo de seção dos vigamentos (viga I, viga T, viga caixão, laje).
5.4.10 APARELHOS DE APOIO
No caso da existência de apoios, indicar o seu tipo: fixo ou móvel. Se inexistente, indicar essa
condição.
5.4.11 FUNDAÇÃO
Indicar o tipo de fundação empregada na OAE: direta, estaca ou tubulão.
174
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Vem se mostrando cada vez mais importante e necessária a conservação das obras-de-arte
existentes nas rodovias brasileiras, quer por questões de conforto e segurança oferecidas aos
veículos e usuários, quer por questões econômicas, visto se saber o quanto é custoso a
realização de obras de recuperação ou reconstrução das pontes e viadutos, bem como das
estruturas de concreto em geral.
A ocorrência de diversos acidentes envolvendo as OAEs brasileiras nos últimos anos fez
despertar um maior interesse por parte dos profissionais de Engenharia, das Concessionárias e
dos Órgãos Públicos pelo estado de conservação dessas obras e pela busca da melhoria dos
processos de inspeção e manutenção das mesmas. Infelizmente, vem se tornando cada vez
mais comum a constatação do avanço da degradação dessas estruturas e a necessidade de
intervenções urgentes nessas obras para mantê-las em condições adequadas de serviço, o que
mostra a ineficiência dos processos de inspeção e manutenção dessas OAEs e dos sistemas de
gerência utilizados.
Os manuais e normas brasileiros para inspeção de pontes e viadutos rodoviários não dão
ênfase suficiente às manifestações patológicas encontradas nessas estruturas, e tão pouco às
condições ambientais no entorno da obra que as desencadeiam e interferem no seu
desenvolvimento.
Sendo assim, a consideração conjunta das manifestações patológicas observadas nas obras-de-
arte, dos aspectos mecânicos dessas estruturas, e dos aspectos ambientais que possam exercer
influência sobre seu desempenho e sua vida útil, permite a realização de inspeções mais
completas e criteriosas dessas estruturas.
175
O desenvolvimento de um sistema de gerência de infra-estrutura viária que englobe as
condições climáticas e as condições de construção das OAEs e apresente ferramentas
eficientes para a programação de inspeções, manutenções e recuperações dessas obras e
alocação dos recursos financeiros é uma necessidade evidente. Uma ferramenta como essa
inexiste no mercado nacional; as Concessionárias e os Órgãos Públicos utilizam, na maioria
das vezes, ferramentas importadas, inadequadas à nossa realidade. Essa situação se traduz na
inadequação da aplicação do capital e dos processos de manutenção e recuperação dessas
obras. Para o desenvolvimento de uma ferramenta como essa, é necessária a participação de
uma equipe multidisciplinar que englobe conhecimentos tanto de engenharia quanto de
informática, e, acima de tudo, haver o interesse das concessionárias e dos Órgãos Públicos em
melhorar a qualidade dos processos e, conseqüentemente, das condições de conservação das
OAEs brasileiras.
Algumas sugestões para a continuidade deste trabalho são:
• desenvolvimento e aplicação de conceitos quanto à intensidade das manifestações
patológicas e a forma de ponderar essa intensidade, agregando pesos que auxiliem
na tomada de decisões quanto às intervenções a serem adotadas para a
conservação/recuperação das pontes e viadutos em concreto armado;
• aplicação da metodologia proposta a uma rede de OAEs e o posterior
desenvolvimento de modelos de previsão de vida útil que permitam acompanhar a
degradação dessas obras e a priorização dos serviços de conservação das mesmas;
• desenvolvimento de manuais para as atividades de manutenção e recuperação das
OAEs, visando também a implementação dos conceitos de durabilidade das
estruturas de concreto frente à influência do meio circundante e dos fatores
ambientais locais;
176
• monitoração da degradação das OAEs por meio de sensores embutidos ou não em
estruturas reais, correlacionando os dados obtidos com ensaios de laboratório
realizados em corpos de prova.
• estudo específico do microclima de uma OAE, analisando como isso influi nas
manifestações patológicas de uma ponte ou viaduto em concreto armado.
Esta Tese contribuiu para o desenvolvimento de um sistema de gerência de obras-de-arte
especiais – GOARTE. Esse sistema foi desenvolvido dentro do ITA pela autora deste
trabalho, pelo Doutorando Fabiano Morelli, e pela Profª Drª Maryangela Geimba de Lima, e
trata-se de um sistema de gerência que monitora as OAEs por meio de inspeções de campo e
aplicações de Sistemas de Informações Geográficas (SIG), correlacionando as manifestações
patológicas com a localização geográfica da estrutura, e conseqüentemente, com as condições
do meio-ambiente onde encontra-se inserida essa estrutura.
O Sistema de Gerência de Obras-de-Arte Especiais em concreto proposto apresenta quatro
Subsistemas, os quais são relacionados através de bancos de dados. Cada um desses
Subsistemas, por sua vez, é composto por vários outros, estruturando assim o Sistema
Principal. Cada um desses Subsistemas se relaciona com bancos de dados ligados diretamente
com Sistemas de Informação Geográficas, seja o Subsistema somente de locação das unidades
ou de relação com fatores ambientais de degradação.
Os quatro subsistemas principais do GOARTE são:
• Subsistema de Gerência de Inspeção e Diagnóstico: dentro desse Subsistema são
feitas as inspeções preliminares visuais e por instrumentos e os ensaios in loco.
Essas inspeções permitem o levantamento das condições atuais da estrutura e a
monitoração do avanço da degradação. Com esses dados podem ser realizadas
modelagens de degradação, desenvolvendo modelos de previsão de vida útil
relacionados com os fatores ambientais brasileiros;
177
• Subsistema de Gerência de Manutenção: oferece subsídios para que sejam tomadas
todas as decisões relacionadas à manutenção das obras, definindo as medidas de
intervenção a serem adotadas para cada caso e quando realizá-las. Apresenta um
roteiro dos procedimentos de execução de diversas atividades de manutenção,
especificando materiais e métodos a serem utilizados;
• Subsistema de Gerência de Recuperação: assim como o Subsistema de Manutenção,
o Subsistema de Recuperação oferece subsídios para que sejam tomadas as decisões
relacionadas à recuperação das obras-de-arte, definindo as medidas de intervenção a
serem adotadas para cada caso e quando realizá-las. Como no Subsistema de
Gerência de Manutenção, apresenta um roteiro dos procedimentos de execução de
diversas atividades de recuperação, especificando materiais e métodos a serem
utilizados;
• Subsistema de Programação de Custos: um Sistema de Gerência de obras-de-arte
especiais também deve envolver um sistema de programação de custos. Os
processos de manutenção e recuperação de estruturas de concreto requerem somas
grandiosas de capital, as quais devem ser alocadas no momento certo para cada obra
avaliada, otimizando-se a aplicação do capital disponível.
Um Sistema de Gerência como o apresentado pode gerenciar os recursos disponíveis,
otimizando as verbas existentes, de modo a auxiliar na recuperação e manutenção do sistema
viário nacional.
A Tese desenvolvida teve como produtos diversos artigos e resumos, direta ou indiretamente
relacionados ao assunto abordado neste trabalho, publicados em eventos nacionais e
internacionais e revistas informativas. Esses produtos são relacionados a seguir.
178
Trabalhos completos publicados em eventos
LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G. Discussion about environmental factors importance in the
inspection of reinforced structures. In: FIB SYMPOSIUM – EL HORMIGÓN Y EL
TRANSCURSO DEL TIEMPO. 2005, La Plata. Proceedings… La Plata, 2005. vol. 1, p.
323-330. ISBN: 987-21660-1-3.
LIMA, M. G.; LENCIONI, J. W.; MORELLI, F. Uma discussão sobre o conhecimento dos
fatores ambientais nos estudos sobre degradação do ambiente construído. In:
INTERNATIONAL CONGRESS UNIVERSITY-INDUSTRY COOPERATION - UNINDU
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LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G.. Análise da importância da consideração de fatores
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Trabalhos resumidos publicados em eventos
LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G.; MORELLI, F. Levantamento e Discussão de Patologias
Existentes em Obras-de-Arte Especiais em Concreto no Município de São José dos
Campos/SP. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 47., 2005, Recife. Anais de
resumos... Pernambuco, IBRACON, 2005. p. 417. ISBN: 85-98576-06-9
LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G.; MORELLI, F. Sistema de gerência de Obras-de-Arte
Especiais. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 47., 2005, Recife. Anais de
resumos... Recife, IBRACON, 2005. p. 248. ISBN: 85-98576-06-9
LIMA, M. G.; LENCIONI, J. W.; MORELLI, F. Some considerations about the acid rain
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ambientais na degradação de obras-de-arte. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO
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Textos publicados em revistas informativas
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Arquitetura.)
LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G. Prédios, pontes, viadutos. Os problemas continuam!.
Construção, Pensamento Livre, São José dos Campos, ano 2, n. 5, p. 7, mar. 2005.
(Publicação do SINDUSCON/SP, regional Sudeste, dirigida aos profissionais de Engenharia e
Arquitetura.)
LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G. As construções mostram quando há problemas. Preste
atenção aos sintomas! Construção, Pensamento Livre, São José dos Campos, ano 1, n. 3,
nov/dez. 2004.
(Publicação do SINDUSCON/SP, regional Sudeste, dirigida aos profissionais de Engenharia
e Arquitetura.)
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FOLHA DE REGISTRO DO DOCUMENTO
1. CLASSIFICAÇÃO/TIPO TM
2. DATA 24 de janeiro de 2006
3. DOCUMENTO N° CTA/ITA-IEI/TM-013/2005
4. N° DE PÁGINAS 187
5. TÍTULO E SUBTÍTULO: Proposta de Manual Para Inspeção de Pontes e Viadutos em Concreto Armado – Análise da Influência dos Fatores Ambientais na Degradação de Obras-de-Arte Especiais
6. AUTOR(ES): Julia Wippich Lencioni 7. INSTITUIÇÃO(ÕES)/ÓRGÃO(S) INTERNO(S)/DIVISÃO(ÕES): Instituto Tecnológico de Aeronáutica. Divisão de Engenharia de Infra-Estrutura Aeronáutica – ITA/IEI
8. PALAVRAS-CHAVE SUGERIDAS PELO AUTOR: Obras-de-Arte Especiais, Concreto Armado, Durabilidade, Inspeção, Degradação, Fatores Ambientais 9.PALAVRAS-CHAVE RESULTANTES DE INDEXAÇÃO: Estruturas de concreto; Degradação; Efeitos ambientais; Artes; Concreto armado; Pontes (estruturas); Viadutos; Engenharia civil
10. APRESENTAÇÃO: X Nacional Internacional ITA, São José dos Campos, 2005, 190 páginas
11. RESUMO: O sistema viário brasileiro apresenta um grande número de obras-de-arte especiais (OAEs) em concreto –pontes, viadutos, túneis, passarelas, etc – com problemas de degradação, cujas causas encontram-se tanto na falta de recursos financeiros para a realização de inspeções e manutenções periódicas, quanto nas condições ambientais no entorno dessas estruturas. A presente Tese traz uma discussão sobre a importância do conhecimento e da consideração das condições ambientais brasileiras e dos parâmetros ambientais ao se estudar a degradação das obras-de-arte especiais em concreto. Uma proposta de uma metodologia para inspeção das pontes e viadutos brasileiros em concreto armado, considerando a influência do entorno da obra e dos parâmetros ambientais na degradação dessas estruturas e no surgimento e desenvolvimento de suas manifestações patológicas, é apresentada. Essa proposta de metodologia, expressa sob a forma de uma planilha de inspeção, considera os aspectos estruturais, patológicos e ambientais relacionados com as OAEs, visando contribuir com a conservação das pontes e viadutos brasileiros e com a redução dos custos dos serviços de recuperação ou reconstrução dessas estruturas.
12. GRAU DE SIGILO:
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