111
Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Ana Sofia Carneiro Alves Dissertação para obtenção do grau de mestre em Engenharia Civil Júri Presidente: Doutor José Manuel Matos Noronha da Câmara Orientador: Doutor Júlio António da Silva Appleton Vogal: Doutor Fernando António Baptista Branco Outubro 2009

Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria

Ana Sofia Carneiro Alves

Dissertação para obtenção do grau de mestre em

Engenharia Civil

Júri

Presidente: Doutor José Manuel Matos Noronha da Câmara

Orientador: Doutor Júlio António da Silva Appleton

Vogal: Doutor Fernando António Baptista Branco

Outubro 2009

Page 2: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

ii

Page 3: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

iii

Resumo

A construção em alvenaria foi, ao longo de séculos, a técnica de eleição para a edificação de

pontes. Á custa disso, hoje deparamo-nos com uma série de exemplares de épocas passadas,

que é necessário conservar. Quer porque são parte integrante do actual sistema viário, ou por-

que constituem um importante património arquitectónico, merecem especial atenção no que à

política de gestão de pontes diz respeito.

Conservar estas pontes, tem de pressupor uma estratégia de manutenção adequada, isto é,

que acompanhe regularmente o estado a obra de arte e indique a necessidade de realizar ou

não intervenções mais específicas. A não valorização desta temática pode resultar na aplica-

ção de técnicas de reabilitação e reforço pouco indicadas para a estrutura em questão. A alve-

naria é um material com características particulares que, aliadas ao elevado valor histórico que

por vezes a construção apresenta, exigem medidas específicas. Caso contrário, corre-se o

risco de recorrer a técnicas intrusivas, que descaracterizam a estrutura e podem comprometer

a sua segurança.

Uma boa operação de reabilitação e reforço de pontes de alvenaria implica, para além do

emprego das técnicas e dos materiais adequados, uma correcta avaliação das patologias, e o

conhecimento das causas que estiveram na sua origem. Igualmente essencial é o domínio de

métodos de inspecção e ensaio utilizados para este tipo de projectos.

Palavras chave: Pontes de alvenaria, anomalias, diagnóstico, reabilitação, reforço, manutenção

Page 4: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

iv

Abstract

Masonry working was, throughout centuries, the great technique for bridges’ construction. Had

to this, we have today a large number of examples that is necessary to conserve. Because they

are part of the current road system, or represent an important architectural heritage, they de-

serve special attention in terms of management.

To conserve these bridges, a strategy of maintenance must be considered. It´s important regu-

larly follows the state of art, indicating the necessity to carry through or not more specific inter-

ventions.

Neglecting this theme can result in the application of rehabilitation techniques little indicated for

the structure in question. Masonry is a material with very particular characteristics which, allied

to the historical value of the structure, demand specific measures. If specific measures were not

taken, a wrong action can mischaracterize the structure and compromise its security.

A good operation of rehabilitation and reinforcement of masonry bridges implies, beside the

use of the right techniques and materials, a correct evaluation of the damages as well as its

probable cause. Equally essential is the domain of inspection methods and test equipment used

for such projects.

Keywords: Masonry Bridges, damage, diagnosis, maintenance, strength, management

Page 5: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

v

Índice CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO 1

1.1 Considerações Gerais 1

1.2 Objectivos 2

1.3 Organização da Dissertação 2

CAPÍTULO 2 - CARACTERIZAÇÃO E EVOLUÇÃO HISTÓRICA 3

2.1 Introdução 3

2.2 Herança do Passado 4 2.2.1 Roma e a Sua Rede Viária 4 2.2.2 Da Via Romana à Via Medieval 6 2.2.3 A Época Moderna 7

2.3 Caracterização das Pontes de Alvenaria 8 2.3.1 Aspectos Gerais 8 2.3.2 Métodos Construtivos 9

i. Pontes Romanas 9 ii. Pontes Medievais 12 iii. Pontes Modernas 13

2.4 Pontes de alvenaria no mundo de hoje 13

CAPÍTULO 3 - NATUREZA E CAUSAS DAS ANOMALIAS 15

3.1 Introdução 15

3.2 Manifestações 16 3.2.1 Anomalias Geométricas 16

i. Deformações 16 ii. Roturas 16 iii. Ausência de Elementos 17

3.2.2 Anomalias nos Materiais 17 i. Pedras 17 ii. Argamassa 18 iii. Reboco 19 iv. Outros Materiais 19

3.2.3 Anomalias Ligadas a Agentes Exteriores 19 i. Circulação de Água 19 ii. Vegetação e Microrganismos Vivos 19 iii. Depósitos e Vestígios 20

3.3 Causas 21 3.3.1 Materiais 21

i. Escolha do Material 21 ii. Colocação em Obra e Disposições Construtivas 22

Page 6: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

vi

3.3.2 Terreno e Maciços de Fundação 22 i. Terreno com Más Características para Fundação 22 ii. Heterogeneidade do Solo 23 iii. Consolidação e Expansão do Terreno 23 iv. Descompressão do Terreno 23

3.3.3 Água 24 i. Saturação e Congelamento 24 ii. Ataque Químico - Presença de Sulfatos e Sais Solúveis 24 iii. Ataque Biológico – Microrganismos 25 iv. Água do Subsolo 25 v. Regime de Escoamento dos Rios: Erosão, Lavagem e Perda de Finos 25

3.3.4 Acção Humana e Acidentes 26 i. Acidentes por Uso Indevido 26 ii. Sismos 27 iii. Fogos 27 iv. Cargas de Exploração 27 v. Vandalismo 28 vi. Trabalhos Adjacentes 28

3.3.5 Exposição ao Meio Ambiente e Desgaste 28 i. Atmosfera Nociva 28 ii. Temperatura e Retracção 28 iii. Vegetação 29

CAPÍTULO 4 - AVALIAÇÃO E INSPECÇÃO 31

4.1 Introdução 31

4.2 Inspecções 32 4.2.1 Escala e Frequência 32

i. Inspecções de Rotina 32 ii. Inspecções Principais 33 iii. Inspecções Especiais 33

4.2.2 Inspectores 33 4.2.3 Organização de uma inspecção 34

i. Recolha de Informação 34 ii. Visita Preliminar 34 iii. Planeamento da Inspecção 34 iv. Proposta 35 v. Observação e Medição das Anomalias 36 vi. Auxiliares de Inspecção 38

4.3 Ensaios 40 4.3.1 Caracterização Topográfica 40 4.3.2 Medições 41

i. Medição de Deslocamentos 41 ii. Medição de Inclinações 42

4.3.3 Ensaios mais Correntes 44 i. Ensaios de Carga Estáticos 44 ii. Macacos Planos 45 iii. Impacto-eco 45 iv. Termografia 46 v. Impulsos Mecânicos 46 vi. Ensaio de Karsten 47 vii. Ensaios Ultra-sónicos 47 viii. Arrancamento de uma Hélice 48 ix. Sondagens e Prospecções Geotécnicas 49

Page 7: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

vii

CAPÍTULO 5 - TÉCNICAS DE REFORÇO 51

5.1 Introdução 51

5.2 Infraestrutura 52 5.2.1 Fundações 52

i. Recalçamento 52 ii. Injecção 53 iii. Preenchimento de Zonas Infra-escavadas 54 iv. Microestacas 57 v. Reforço com Vigas de Betão no Embasamento dos Muros 60

5.3 Superestrutra 62 5.3.1 Pilares 62

i. Refechamento de Juntas 62 ii. Injecções 64 iii. Pregagens e Atirantamentos 67 iv. Encamisamento Geral 67 v. Pré-esforço 72

5.3.2 Arcos 74 i. Injecções 74 ii. Pregagens e Atirantamentos 75 iii. Betão Projectado 81 iv. Novos Elementos Estruturais 82 v. Substituição do Material de Enchimento 85 vi. Introdução de Vigas e Chapas Metálicas 85

5.3.3 Tímpanos 86 i. Atirantamento 86

5.3.4 Tabuleiro 87 i. Impermeabilização 87 ii. Drenagem 92

5.4 Leito do Rio 93 i. Tapetes de Enrocamento 93

CAPÍTULO 6 - CONSIDERAÇÕES FINAIS 97

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 98

Page 8: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

viii

Índice de Figuras

Figura 2.1 | Gerês. Via empedrada, próximo de Vilarinho [3] ....................................................... 4

Figura 2.2 | Estrada romana em Alqueidão da Serra [4] ............................................................... 4

Figura 2.3 | Miliário da ponte romana de Chaves [3] .................................................................... 5

Figura 2.4 | Ninho de miliários no Gerês [3] .................................................................................. 5

Figura 2.5 | Traçado de montanha em Trás-os-Montes [3] ........................................................... 6

Figura 2.6 | Ponte medieval de Vilar de Mouros, Minho, com cruzeiro e capela [6] ..................... 6

Figura 2.7 | Ponte e Torre de Ucanha, Salzedas .......................................................................... 7

Figura 2.8 | Aqueduto de Elvas [8] ................................................................................................ 8

Figura 2.9 | Esquema de cofragem de um arco (Adam, 1994) ................................................... 10

Figura 2.10 | Marcas de fórfex, Ponte de Vila Formosa sobre a ribeira de Seda, Alentejo [3] ... 10

Figura 2.11 | a) Mecanismo de elevação; b) e c) Instrumentos para elevação [1] ..................... 11

Figura 2.12 | Ponte Romana de Vila Formosa sobre a ribeira de Seda, Alentejo [6] ................. 11

Figura 2.13 | Pormenor dos contrafortes da Ponte da Lagoncinha, sobre o rio Ave. Santo Tirso [6] ............................................................................................................................ 13

Figura 2.14 | As ameias com que muitas pontes medievais eram dotadas salientavam o carácter militar destas construções durante o período medieval. Ponte da Vila de Ponte de Lima [6] .................................................................................................... 13

Figura 3.1 | Fractura no muro de ala no pontão da Arriacha ...................................................... 17

Figura 3.2 | Ruína do talha-mar e fendilhação grave dos arcos na ponte de Tavira na sequência duma cheia, A2P [2] ................................................................................................ 17

Figura 3.3 | Descolamento do talha-mar, Ponte de Donim [19] .................................................. 17

Figura 3.4 | Desgaste da superfície dos blocos e da argamassa de refechamento das juntas . 18

Figura 3.5 | A escorrência de água pelas paredes da estrutura é bem visível e resultou na erosão localizada de algumas pedras, Ponte das Eiras ......................................... 19

Figura 3.6 | Ninho de andorinhas no arco do pontão da Arriacha .............................................. 20

Figura 3.7 | Raízes instaladas entre as juntas provocaram o destacamento de algumas pedras, pontão da Arriacha .................................................................................................. 20

Figura 3.8 | Criptoflorescências na ponte das Eiras.................................................................... 20

Figura 3.9 | Evidência da poluição. Alvenaria antes e depois da passagem do jacto de água, ponte das Eiras ....................................................................................................... 20

Figura 3.10 | Estrutura de alvenaria assente em estacas de madeira ........................................ 23

Figura 3.11 | Rotura dos arcos por assentamentos de fundações ............................................. 24

Figura 3.12 | Deslocamento da pedra do guarda do guarda corpos devido ao embate de veículos e respectiva reabilitação. Note-se que na primeira imagem há sinais de uma tentativa de reabilitação feita à custa de um cimento que claramente não se enquadrava na ponte. Ponte das Eiras .................................................................. 26

Figura 3.13 | Fendas na zona dos tímpanos na ponte de Donim [19] ........................................ 27

Page 9: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

ix

Figura 3.14 | Vegetação a crescer num pilar da ponte das Eiras ............................................... 29

Figura 3.15 | Estado de conservação inaceitável da ponte de Donim [19] ................................. 29

Figura 4.1 | Inspecção sub-aquática da ponte das Taipas, sobre o rio Ave ............................... 35

Figura 4.2 | Estação Tota [10]l .................................................................................................... 41

Figura 4.3 | Equipamento de processamento em gabinete[10]l ................................................. 41

Figura 4.4 | Alongâmetro mecânico [10]l .................................................................................... 42

Figura 4.5 | Base de leitura inclinométrica. 1 – orientação das medições de inclinações; 2- esperas de montagem do inclinómetro [10]l ........................................................... 43

Figura 4.6 | Inclinómetro montado no bordo duma laje em consola vendo-se também o módulo de leitura [10]l. ........................................................................................................ 43

Figura 4.7 | Inclinómetro in situ [10]l ........................................................................................... 44

Figura 4.8 | Sistema de carga constituído por camiões .............................................................. 45

Figura 4.9 | Macaco plano semi-circular introduzido num entalhe previamente executado numa abóbada[10]l ........................................................................................................... 45

Figura 4.10 | Medição das deformações da alvenaria durante a determinação do estado de tensão[10]l .............................................................................................................. 45

Figura 4.11 | Parede de um edifício pombalino observada termograficamente. Ponde distinguir-se a estrutura de madeira[10]l ................................................................................ 46

Figura 4.12 | Equipamento para a determinação da velocidade de impulsos mecânicos [10]l .. 47

Figura 4.13 | Tubo de Karsten[10]l .............................................................................................. 47

Figura 4.14 | Equipamento para ensaio ultra-sónico [10]l .......................................................... 48

Figura 4.15 | Disposição de ensaio sónico no interior de furos [10]l .......................................... 48

Figura 4.16 | Instalação da hélice de fixação com o acessório de cravação. [10]l ..................... 48

Figura 4.17 | Ensaio de arrancamento da hélice. [10]l ............................................................... 49

Figura 4.18 | Trado oco [10]l ....................................................................................................... 50

Figura 4.19 | Equipamento de furação diesel-hidráulico [10]l ..................................................... 50

Figura 4.20 | Amostrador do tipo Terzaghi [10]l .......................................................................... 50

Figura 5.1 | Recalçamento de fundações ................................................................................... 53

Figura 5.2 | Introdução de estacas e de uma viga de encabeçamento ...................................... 53

Figura 5.3 | Confinamento e injecção da fundação .................................................................... 54

Figura 5.4 | Injecção de calda de cimento no solo para consolidação do terreno ...................... 54

Figura 5.5 | Erosão localizada junto de pilares de pontes (adaptada de [15]) ............................ 55

Figura 5.6 | Erosão localizada num pilar, ponte das Eiras .......................................................... 55

Figura 5.7 | Ponte das Taipas sobre o Rio Ave .......................................................................... 56

Figura 5.8 | Características da fundação do pilar ....................................................................... 56

Figura 5.9 | (a) cavidade onde os elementos de madeira estão completamente expostos evidenciando mau estado de conservação. Observa-se um pilar vertical deslocado da posição inicial. (b) falta generalizada da argamassa de revestimento do maciço de fundação (c) cavidade com 0,3m de altura e 0,3 m de profundidade; (d) a argamassa e o betão pobre já se destacaram estando as vigas de madeira expostas em toda a secção do encontro. ............................................................... 57

Figura 5.10 | Alçado longitudinal da ponte de Sor ...................................................................... 58

Figura 5.11 | Execução das microestacas na ponte sobre a Ribeira do Sor .............................. 59

Page 10: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

x

Figura 5.12 | Microestacas executadas num dos apoios intermédios na ponte sobre a ribeira do Sor ........................................................................................................................... 59

Figura 5.13 | Secção das microestacas ...................................................................................... 59

Figura 5.14 | Secção transversal com microestacas................................................................... 59

Figura 5.15 | Planta com localização das microestacas ............................................................. 59

Figura 5.16 | Pontão da Arriacha................................................................................................. 60

Figura 5.17 | Via que passa em cima do pontão da Arriacha ..................................................... 60

Figura 5.18 | Projecto de execução do reforço do Pontão da Arriacha. Planta de pormenor. ... 61

Figura 5.19 | Execução dos furos para a colocação dos ferrolhos, Pontão da Arriacha ............ 61

Figura 5.20 | Processo de colocação dos ferrolhos, Pontão da Arriacha ................................... 61

Figura 5.21 | Execução da viga de embasamento, Pontão da Arriacha ..................................... 62

Figura 5.22 | Pormenor da execução da viga de embasamento, Pontão da Arriacha ............... 62

Figura 5.23 | Viga de Embasamento, Pontão da Arriacha .......................................................... 62

Figura 5.24 | Pontão da Arriacha depois de concluídas as vigas de embasamento .................. 62

Figura 5.25 | (a) Acabamento incorrecto da argamassa (infiltrações de água e destacamento da argamassa); (b) Acabamento correcto (confinamento e concavidade da argamassa) ............................................................................................................. 64

Figura 5.26 | Fenda de um arco injectada e pormenor do tubo de PVC tamponado após injecção, Ponte do Pessegueiro ............................................................................. 65

Figura 5.27 | Ponte do Sabor sobre o Rio Sabor ........................................................................ 67

Figura 5.28 | Erosão localizada na base dos pilares, Ponte do Sabor ....................................... 68

Figura 5.29 | Pormenor da cintagem dos pilares, Ponte do Sabor ............................................. 68

Figura 5.30 | Ensecadeira, Ponte do Sabor ................................................................................ 69

Figura 5.31 | Escavação da periferia dos pilares, Ponte do Sabor ............................................. 69

Figura 5.32 | Armaduras e pregagens em torno do pilar, Ponte do Sabor ................................. 70

Figura 5.33 | Disposição dos blocos de granito em torno do pilar, Ponte do Sabor ................... 70

Figura 5.34 | Escoramento dos blocos de alvenaria, Ponte do Sabor ........................................ 71

Figura 5.35 | Superfície de acabamento do betão da cinta do pilar, Ponte do Sabor ................ 71

Figura 5.36 | Cintagem do pilar completa, Ponte do Sabor ........................................................ 72

Figura 5.37 | Cintagem do pilar completa e pilar aterrado, Ponte do Sabor ............................... 72

Figura 5.38 | Pilar P3. Detalhe dos trabalhos de construção da duas das vigas de cintagem em betão armado pré-esforçado com barras de dywidag. Detalhe da fenda vertical já tratada com selante .Ponte do Tâmega .................................................................. 74

Figura 5.39 | Pilar P3. Reforço estrutural com seis vigas de cintagem, Ponte do Tâmega ........ 74

Figura 5.40 | Processo de execução dos tirantes, Ponte do Pessegueiro ................................. 77

Figura 5.41 | Ponte de Negrelos, vista de montante ................................................................... 78

Figura 5.42 | Principais patologias da Ponte de Negrelos .......................................................... 79

Figura 5.43 | Disposição esquemática dos tirantes e pregagens no arco, Ponte de Negrelos .. 79

Figura 5.44 | Disposição esquemática dos tirantes nos tímpanos, Ponte de Negrelos .............. 80

Figura 5.45 | Injecção do arco, Ponte de Negrelos ..................................................................... 80

Figura 5.46 | Talha-mar, Ponte de Negrelos ............................................................................... 80

Figura 5.47 | Ancoragem em cruz nos tímpanos, Ponte de Negrelos ........................................ 80

Page 11: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

xi

Figura 5.48 | Pormenor das ancoragens dos arcos, Ponte de Negrelos .................................... 81

Figura 5.49 | Vista da destruição da obra, Ponte de Tavira ........................................................ 84

Figura 5.50 | Pormenor da estrutura interior de reforço da ponte, em betão armado, Ponte de Tavira ...................................................................................................................... 84

Figura 5.51 | Vista interiores da Ponte, vendo-se a estrutura de reforço em betão armado, Ponte de Tavira ...................................................................................................... 84

Figura 5.52 | Vista geral da ponte de Tavira após reabilitação ................................................... 85

Figura 5.53 | Reforço de arco de alvenaria por colocação de vigas metálias na parte .............. 86

Figura 5.54 | Infiltrações no extradorso do arco, Ponte de Segura ............................................ 88

Figura 5.55 | Fendas no pavimento betuminoso, Ponte de Segura ........................................... 88

Figura 5.56 | Injecção de calda de cimento para consolidar o material de enchimento, Ponte de Segura .................................................................................................................... 89

Figura 5.57 | Remoção do betuminoso, Ponte de Segura .......................................................... 89

Figura 5.58 | Retirada da caixa de pavimento, Ponte de Segura ............................................... 90

Figura 5.59 | Compactação do terreno, Ponte de Segura .......................................................... 90

Figura 5.60 | Manta de geotêxtil e armadura para laje de betão, Ponte de Segura ................... 90

Figura 5.61 | Betonagem do tabuleiro, Ponte de Segura ............................................................ 90

Figura 5.62 | Execução da laje de betão, Ponte de Segura ....................................................... 90

Figura 5.63 | Laje de betão concluída, Ponte de Segura ............................................................ 90

Figura 5.64 | Camada de desgaste em betão betuminoso. Solução sem isolamento térmico, sistema não aderido. A – suporte; B – Camada de forma, regularização; C – Emulsão betuminosa, como primário de impermeabilização, tipo IMPERKOTE F; D – membrana de betume polímero APP de 5,0 kg/m2, duplamente armada com uma armadura de fibra de vidro e uma armadura de poliéster protegida a polietileno na face inferior e areia na face superior; E – camada de desgaste, betão betuminoso. .................................................................................................. 91

Figura 5.65 | Colocação da impermeabilização, Ponte de Segura ............................................. 91

Figura 5.66 | Regularização da estrada de acesso à ponte, Ponte de Segura .......................... 92

Figura 5.67 | Colocação do betuminoso, Ponte de Segura ........................................................ 92

Figura 5.68 | Pingadeiras em cobre, Ponte de Segura ............................................................... 92

Figura 5.69 | Gágula original da estrutura, Ponte das Eiras ....................................................... 93

Figura 5.70 | Novo sistema de drenagem, com colocação de enrocamento no local em que a água atinge o talude, Pontão do Pessegueiro........................................................ 93

Figura 5.71 - Corte tipo de um tapete de enrocamento em escavação e sobre um filtro de geotêxtil [5].............................................................................................................. 94

Figura 5.72 - Corte tipo de um tapete de enrocamento sem escavação e assente em filtro geotêxtil [5].............................................................................................................. 95

Figura 5.73 | Colocação de enrocamento junto ao pilar, Ponte das Eiras .................................. 95

Page 12: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

xii

Page 13: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

1

Capítulo 1

1 Introdução 1.1 Considerações Gerais

É normal que as estruturas vão perdendo ao longo do tempo as características de resistência

para as quais foram projectadas, e é inevitável que, as estruturas deterioradas, mais cedo ou

mais tarde, atinjam um estado de inoperacionalidade. A manutenção das pontes actua retar-

dando o envelhecimento destas estruturas, antecipando o seu comportamento futuro face às

condições do presente e actuando a nível preventivo. Além disso, procura sempre adaptá-las

às condições de utilização actuais, que não têm necessariamente de ser as verificadas à data

da sua construção. Esta atitude cautelosa e previdente, preserva interesses económicos e zela

pela segurança dos utentes das pontes.

A preocupação com as questões de manutenção das pontes raramente merece a atenção

devida. Os donos de obra, preocupam-se essencialmente com os custos iniciais, deixando para

segundo plano a necessidade de protecção da estrutura durante a sua vida útil. A verdade é

que, ao negligenciar defeitos que aparentemente apenas influem na aparência estética da

obra, está muitas vezes a adiar-se uma acção que irá implicar no futuro uma intervenção muito

mais dispendiosa.

Se da falta de manutenção das obras de arte pode resultar a sua ruína e, daí, a necessidade

de construir novas pontes representa um grande desafio à engenharia civil, o certo é que a

reabilitação e reforço pode envolver técnicas e conhecimentos tão ou mais variados do que a

construção nova. De facto, pressupõe a apreciação do comportamento de uma grande gama

de estruturas, de diferentes épocas, com materiais menos resistentes do que os actuais e

havendo por vezes muita incerteza no que às suas características diz respeito. Além disso, é

mais necessário apelar a conhecimentos de engenharia quando se trabalha em campos em

que nem sempre podem ser aplicados os regulamentos em vigor.

As pontes fazem parte do sistema viário e, embora representem apenas uma pequena parcela

a nível de extensão, o seu corte pode implicar a inviabilização de grandes extensões do traça-

do. Daí que o bom estado de conservação destas obras de arte deva ser uma prioridade ao

nível da gestão da rede.

A pedra natural é o material mais antigo sobre o qual assentam as pontes que integram hoje o

nosso sistema viário. Não há dúvidas de que têm demonstrado superior qualidade na resistên-

Page 14: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

2

cia ao passar do tempo, integrando-se harmoniosamente na natureza. Ainda assim, as pontes

de alvenaria apresentam deficiências próprias que devem ser propriamente levadas em conta,

se se assume como inquestionável a importância que representam para o património arquitec-

tónico.

1.2 Objectivos

Sempre com um foco nas estruturas de alvenaria, esta dissertação tem os seguintes objecti-

vos:

− Compreender a importância de adoptar uma boa política de manutenção de pontes e o

interesse que tal facto pode revelar economicamente;

− Averiguar em que moldes foram construídas as primeiras pontes de alvenaria; qual o

contexto de Portugal na altura e de que forma evoluíram técnicas e materiais construti-

vos até aos nossos dias;

− Conhecer as principais manifestações que revelam deficiências nestas obras de arte e

procurar entender as causas que lhes estão associadas;

− Fazer um levantamento dos métodos de reparação e reforço mais utilizados nas pontes

de alvenaria; descrever a sua utilização, características e limitações.

1.3 Organização da Dissertação

A presente dissertação está organizada em 5 capítulos, um dos quais é a presente introdução.

No capítulo 2 é feita uma caracterização das pontes de alvenaria. Começa-se por contextuali-

zar estas obras ao longo dos tempos, sempre com um foco especial nos domínios portugue-

ses. É dada relevância aos processos construtivos e aos materiais utilizados, procurando-se

fornecer elementos que permitam distinguir as pontes consoante a época em que foram edifi-

cadas. Por último, tecem-se algumas considerações acerca da importância que estas pontes

têm hoje em dia.

No capítulo 3 exploram-se as anomalias típicas das pontes de alvenaria. Ilustram-se as patolo-

gias mais correntes neste tipo de obras e infere-se acerca das causas que poderão estar na

sua origem.

O capítulo 4 debruça-se na metodologia de avaliação e inspecção de pontes. Sistematiza-se o

processo no qual deve assentar uma boa política de manutenção e referem-se os ensaios mais

relevantes a realizar em pontes de alvenaria.

Por último, no capítulo 5, referem-se as principais técnicas utilizadas no reforço de pontes de

alvenaria, fornecendo-se alguns exemplos ilustrativos da aplicação dessas técnicas a obras

recentes.

Page 15: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

3

Capítulo 2

2 Caracterização e Evolução Histórica

2.1 Introdução

O Problema da Datação

Frequentemente se aponta uma qualquer ponte de alvenaria como sendo Romana. Não será

exagero, no entanto, afirmar que apenas cerca de 10% das pontes ditas romanas no território

português podem de facto ser consideradas memórias desta civilização. Porquê então este

grito imediato, esta confusão permanente do “antigo” como sinónimo de “romano”? Porque por

mais recentes que sejam, estão assentes na mesma técnica, percorrem o mesmo traçado,

exultam o mesmo estilo ou são muitas vezes reconstruções de pontes romanas. Porque por

mais recentes que sejam e por maior que seja a incerteza quanto à sua origem, do que não

resta dúvida é que a um só povo se deve o seu conceito.

O problema da datação das pontes antigas revela-se maior do que possa parecer à primeira

vista. Se tal se deve ao facto da técnica de construção de pontes pouco ter evoluído até ao

século XX por um lado, por outro, é certo que a maioria das pontes atribuídas à época medie-

val se encontram localizadas em itinerários romanos, sendo muitas vezes complicado determi-

nar se se tratam de originais do império de Roma, de reconstruções ou de obras inéditas da

Idade Média. A acrescer a esta dificuldade, está o facto de à via romana se sobreporem em

muitos casos estradas actuais, impossibilitando análises mais detalhadas.

Umas das coisas curiosas nestas obras de arte, é que séculos e séculos após a ideia, estas

pontes servem hoje as gentes de hoje, como se séculos e séculos antes tivessem sido pensa-

das para elas. E então, já não são mais as pontes romanas distantes, mas pedaços do dia-a-

dia de quem as utiliza.

Um tributo a uma civilização? Um reconhecimento de genialidade? Uma cumplicidade inexpli-

cável? O que quer que seja que nos fascine em cada uma destas pontes, acreditamos que

devem ser conservadas; e se possível, adaptadas às novas exigências, para que consigam, dia

após dia, continuar a servir cada um dos que por elas passam.

Page 16: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

4

2.2 Herança do Passado

2.2.1 Roma e a Sua Rede Viária

Quando chegaram à Lusitânia, o que os romanos encontraram resumia-se a simples carreiros,

traçados pelo passar insistente de pastores e comerciantes, com largura não mais do que a

suficiente para a passagem de pessoas e animais. Livres de qualquer tipo de pavimentação e

de visão estratégica, estes trilhos eram toscos e instintivos.

Á medida que Roma vai crescendo no seu império e tomando posse de toda a bacia mediter-

rânica, começa a conceber uma ligação terrestre entre os vários países avassalados. Como

nenhuma outra civilização, Roma desenvolve o conceito de estrada como o conhecemos hoje,

indo além dos limites da então actual estratégia marítima. Mas mais do que uma mudança de

estratégia, esta era sobretudo uma mudança de mentalidade; construir estradas no interior do

território era enfrentar perigos, invadir o desconhecido, sujeitar-se às ciladas de povos bárba-

ros. Trocar a via marítima pela via terrestre exigiu, antes de tudo, uma enorme revolução na

estrutura mental. Até então, as avenidas de peregrinação eram os únicos pedaços de terra

aplanados, e os deuses eram o único motivo para os homens se darem a tal trabalho; Roma foi

a primeira a prescindir de conceitos religiosos, construindo as suas estradas assentes unica-

mente em princípios racionalistas e numa enorme vontade de mudança cultural.

Figura 2.1 | Gerês. Via empedrada, próximo de

Vilarinho [3]

Figura 2.2 | Estrada romana em Alqueidão da Serra [4]

A dimensão do império que ousava construir tinha ainda uma forte vertente cosmopolita, até aí

pouco vulgar. A sua grandeza tinha como base a cultura urbana, que implicava o abastecimen-

to das cidades através de uma rede viária, fosse a nível de alimentos, artefactos ou minérios.

Essa rede viária assumia o seu principal papel no que tocava ao domínio e defesa militar de

uma região. Era urgente que a legião fosse a primeira a chegar a qualquer ponto do vasto

mapa romano, nas melhores condições possíveis para enfrentar rivais e defender uma cultura.

Foi assim que, década após década, todo o território do império foi dotado de um inteligentís-

Page 17: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

5

simo sistema viário, sobreposto em muitos casos com o que hoje utilizamos.

As consequências foram rápidas e óbvias: um intercâmbio social e civilizacional nunca antes

experimentado e o início de uma nova era comercial, frutos do contacto dos povos entre si e

com o exército romano.

Em Portugal, os vestígios arqueológicos que compunham as estradas romanas não são tão

abundantes como possam parecer. De facto, a rede viária era hierarquizada, e as estradas

construídas em Portugal não eram de longe as mais robustas que se conseguiam na época,

pertencendo sobretudo ao estilo mais simples, denominado viae terranae, sem grandes funda-

ções. A falta de manutenção levou a que hoje, em muitos casos, se esteja perante reconstru-

ções de anteriores traçados romanos, ao invés dos autênticos, como tantas vezes se julga.

Um dos legados mais úteis no que respeita à identificação destas vias, diz respeito aos marcos

miliários. Eram obrigatórios para as vias principais, geralmente em pedra, de forma cilíndrica ou

tronco-cónica, podendo atingir cerca de 6m de altura e 80cm de diâmetro (Figura 2.3 e Figura

2.4). Neles eram inscritas distâncias e referências ao percurso, constando ainda uma alusão ao

imperador sob o domínio do qual haviam sido erigidos.

Figura 2.3 | Miliário da ponte romana de

Chaves [3]

Figura 2.4 | Ninho de miliários no Gerês [3]

Com funções essencialmente militares, a via romana era caracterizada por traçados rectos,

sempre com a tónica no caminho mais curto entre localidades. O importante era unir cidades

administrativamente importantes, sendo que a determinação em encurtar distâncias, regra

geral, se sobrepunha aos interesses económicos de incluir pequenos centros urbanos no per-

curso das grandes vias. Nesta dimensão estratégica, a via evitava a passagem em vales por-

que, desde sempre associados ao “ver sem ser visto”, eram frequentemente locais de embos-

cadas para as tropas que os atravessavam. Em vez disso, privilegiavam a crista das monta-

nhas, aceitando as mais íngremes subidas e as descidas mais bruscas em troca da segurança,

visibilidade, economia e mesmo solidez do terreno que estas lhes ofereciam (Figura 2.5).

Quando não era possível conciliar o traçado daquela via, ambicionada como a mais rápida,

Page 18: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

6

com o meio envolvente, recorriam a maiores obras de engenharia: as pontes.

Figura 2.5 | Traçado de montanha em Trás-os-Montes [3]

2.2.2 Da Via Romana à Via Medieval

Ocupados com a formação do reino de Portugal, pouca atenção era dada por parte dos gover-

nantes medievais da Lusitânia à estrutura viária da nação. Os únicos caminhos que existiam

eram os mesmos do tempo dos romanos que, não sendo alvo de quaisquer acções de reabili-

tação, se degradavam de dia para dia. O resultado era então uma antiga rede viária, que

começava a não satisfazer as novas ansiedades da época. Além do mais, num estado político

fortemente regionalizado, com constantes guerrilhas, algumas das grandes pontes romanas

foram destruídas para dificultar a entrada dos invasores.

Algumas referências relativas à construção de pontes encontram-se nos testamentos de

nobres, que sistematicamente deixam doações para a sua construção ou finalização. Conse-

quência da fragilidade do poder real e da forte organização das comunidades religiosas na

idade média, estas tomaram a seu cargo a construção de muitas pontes. Prova disso é a pre-

sença de capelas e cruzeiros em grande maioria das pontes deste período (Figura 2.6).

Figura 2.6 | Ponte medieval de Vilar de Mouros, Minho, com cruzeiro e capela [6]

Page 19: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

7

Embora os transportes marítimos e fluviais fossem ainda os preferidos para transportar pes-

soas e mercadorias, comerciantes, viajantes, almocreves e peregrinos, abriam caminhos de

pé-posto, que interligavam feiras e centros urbanos, incutindo às trocas comerciais um ritmo

que se queria cada vez mais intenso. De facto, os novos caminhos procuravam satisfazer cada

vez mais os interesses económicos e sociais de uma região, ao invés de apenas servirem um

exército conquistador. A principal diferença, nota-se no esbatimento do traçado rectilíneo,

havendo agora mais ligações entre as várias urbes, se bem que esta nova estrutura não é

pavimentada nem idealizada como o era no tempo de Roma. As novas pontes integram uma

economia agrária, associadas muitas vezes a moinhos de água, ou enquadram-se no sistema

defensivo dos burgos, constituindo um posto de cobrança de impostos à entrada e passagem

de mercadorias.

Figura 2.7 | Ponte e Torre de Ucanha, Salzedas

Apenas no século XV, o rei Afonso V emite a primeira prescrição relativa à conservação dos

caminhos, mas nem por isso a rede viária existente sofre grandes melhoramentos. As estradas

que Roma construíra continuavam a ser a base das principais ligações terrestres. E estavam

para durar.

2.2.3 A Época Moderna

No século XVI o país tinha sofrido um alargamento substancial. O poder tendia a concentrar-se

no Conselho Real e as obras que estavam a cargo das instituições regionais, aos poucos e

poucos, começam a fazer sentido numa lógica mais global. A aprendizagem empírica dá lugar

a um pensamento mais teórico, exigindo conhecimentos matemáticos e de geometria. Conce-

ber e projectar implicava uma concepção mais cuidada, que recorria sistematicamente a dese-

nhos. Começam a aparecer grandes mestres-de-obras, encarregados pela Casa Real de obras

de grande envergadura, que encarnavam verdadeiramente as características do período

moderno. Paralelamente, em algumas zonas mais distantes, pequenos mestres locais conti-

Page 20: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

8

nuavam a actuar num círculo mais regionalizado, donde se explicam as assimetrias técnicas,

estéticas e lógicas a nível da construção verificadas nesta altura.

O período moderno não deixou um conjunto significativo de obras de pontes. A crescente

expansão além-mar ditava que o país estivesse mais virado para a construção de infra-

estruturas nos seus novos territórios do que na sua pequena metrópole. Contudo, a construção

de aquedutos levou um grande impulso nesta altura. Construídos em estrutura de alvenaria de

pedra e cal rebocada exteriormente, é através deles que hoje se podem melhor estudar as

técnicas construtivas utilizadas na altura (Figura 2.8).

Figura 2.8 | Aqueduto de Elvas [8]

2.3 Caracterização das Pontes de Alvenaria

2.3.1 Aspectos Gerais

O termo alvenaria designa um conjunto de materiais compósitos (pedra, tijolo e terra), dispos-

tos de forma a formarem um maciço, materiais esses que podem estar solidarizados entre si

por meio de uma argamassa, ou ser simplesmente sobrepostos uns aos outros.

A pedra natural foi, após as rudimentares travessias com troncos de madeira, a preferida para

vencer os cursos de água. Antes de tudo, tratava-se de um material abundante na natureza, e

sem dúvida que ao facto de se tratar de um material “da natureza “ muito devemos a chegada

de tantas pontes antigas aos nossos dias. De facto, as características das rochas que lhes

permitem assumir este carácter de durabilidade, são inquestionáveis: duras e difíceis de domi-

nar face ao tempo, assumiram o papel perfeito na construção das pontes da antiguidade.

É difícil falar no comportamento da “alvenaria” como material único já que, consoante a nature-

za das pedras, a sua dimensão, a forma como estão aparelhadas, a espessura e constituição

das juntas, etc, ter-se-á um material com características específicas, cujo comportamento é o

resultado da complementaridade entre o comportamento dos materiais constituintes.

Page 21: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

9

As alvenarias podem classificar-se quanto ao tipo de materiais utilizados – alvenarias de pedra,

de tijolo, de adobe, etc – ou quanto ao método construtivo [22] :

− Alvenaria regular, quando os blocos têm dimensões semelhantes e um acabamento

mais ou menos cuidado e são assentes em leito horizontal, podendo ou não apresentar

argamassa de assentamento;

− Alvenaria mista, caso muito corrente nas pontes deste material, em que parte da

espessura é de pedra talhada sendo o interior de pedra irregular;

− Alvenaria ordinária, constituída por pedras irregulares assentes com argamassa, mais

ou menos travadas com material miúdo.

Para além da pedra, a alvenaria é constituída por argamassa. A argamassa, geralmente de cal

ou areia, tanto pode servir de reboco, como tem a função de assentamento das pedras, preen-

chendo os espaços vazios e criando uma base uniforme. As suas propriedades eram por vezes

melhoradas com a adição de compostos orgânicos, como sebo, borras de azeite, etc, sobretu-

do a fim de lhes conferir impermeabilidade [14].

A secção transversal pode ser distinguida em duas zonas do ponto de vista estrutural:

− Face: pedra de maiores dimensões, de forma mais ou menos regular, assente com

argamassa;

− Miolo: pedras mais pequenas, de dimensões irregulares, envolvidas em argamassa,

com bastantes vazios.

O engenho dos homens propõe três formas gerais para o atravessamento de grandes vãos:

uma estrutura simplesmente apoiada, em forma de arco, ou suspensa em cabos. A disposição

de blocos de pedra apoiados em estacaria era sem dúvida a forma mais intuitiva para o atra-

vessamento dos rios. No entanto, o mau comportamento que a pedra apresenta quando sujeita

a flexão e tracção, não permitia construir grandes vãos, e esta técnica rapidamente foi substi-

tuída por outra que tirasse o melhor partido possível das características deste material: sem

dúvida que a sua resistência à compressão (da ordem das centenas de vezes superior à resis-

tência à tracção). É este comportamento que determina a forma estrutural e a arquitectura das

pontes de alvenaria que, para conseguirem ter a maioria dos seus elementos a trabalhar à

compressão, privilegiavam as estruturas em arco.

2.3.2 Métodos Construtivos

i. Pontes Romanas

Roma sempre soube aproveitar as suas conquistas, tirando delas o melhor proveito possível a

nível dos conhecimentos detidos. Foi assim que, com os Etruscos e os Gregos, adquiriu impor-

tantes conhecimentos ao nível da arquitectura, especialmente no que toca à construção de

grandes vãos, utilizando ora o arco ora a arquitrave na construção das suas pontes e aquedu-

Page 22: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

10

tos. Só a partir da época imperial, com a utilização do cimento pozolâmico, a arquitectura

romana conquista verdadeira autonomia. A pozolana é uma argila cozida pelo calor do vulcão,

que se adicionava à areia, à água e à já conhecida cal, de modo a formar uma argamassa, que

não se desintegrava quando exposta à água. A pedra deixa de assumir o papel fundamental, e

passa a ser utilizada em conjunto com uma argamassa hidráulica extremamente dura. A estru-

tura dos edifícios passa a ser fundamentalmente constituída por um novo conceito, em que

pedra e argamassa se misturam formando um material de extrema solidez estrutural. Esse

material era depois revestido com pedra emparelhada, essencialmente por razões estéticas,

embora funcionasse também como elemento de protecção, e incutisse à estrutura um carácter

sólido e robusto, que o interior de pedra e argamassa não seria capaz de impor.

Não se pode dizer que as pontes romanas tivessem grandes variações em termos de forma.

Tanto no desenho das pontes como de outros elementos, como por exemplo os aquedutos,

verifica-se grande uniformidade de modelos e programas. Os arcos são de volta perfeita, todos

iguais; o tabuleiro recto, para permitir o seu fácil atravessamento; os pilares são geralmente

rectangulares, sendo a passagem do arco para o pilar marcada por um moldura clássica, bem

como a transição para o pavimento. O modelo pouco flexível destas construções era levado ao

extremo quando as condições geográficas obrigavam a ponte a passar a uma cota mais eleva-

da, casos em que a largura dos arcos pouco ou nada aumentava, compensando-se na altura

dos pilares. Esta regularidade no tamanho dos arcos leva a crer que os romanos reutilizariam

os cimbres, não só para construir os arcos da mesma ponte, como para construir outras pontes

ou, ainda que o cimbre não fosse o mesmo, utilizariam os mesmos moldes para a construção

destas elaboradas peças de madeira, rentabilizando tempo e trabalho [6]. Muitas pontes apre-

sentam saliências e encaixes onde eram apoiados os cimbrem para a construção dos arcos

(Figura 2.9).

Figura 2.9 | Esquema de cofragem de um arco (Adam, 1994)

Figura 2.10 | Marcas de fórfex, Ponte de Vila Formosa

sobre a ribeira de Seda, Alentejo [3]

Page 23: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

11

Outra característica das pontes romanas são as marcas de fórfex (Figura 2.10), pequenas

cavidades em lados opostos dos blocos de pedra, que permitiam a entrada do fórfex e da tenaz

da grua mecânica, para levantamento e colocação dos blocos utilizados na construção das

pontes (Figura 2.11).

Figura 2.11 | a) Mecanismo de elevação; b) e c) Instrumentos para elevação [1]

Os dados existentes parecem indicar que os romanos não desviavam o curso dos rios para

lançar solidamente as fundações dos pilares. Para a sua execução, construíam ensecadeiras,

compostas por dois anéis de estacas de madeira preenchidos entre si com argila compactada,

a partir das quais dragavam o leito do rio até se atingir a profundidade desejada. Quando as

condições do leito do rio não permitiam a execução de fundações superficiais, eram espetadas

estacas de madeira no leito escavado, sobre as quais se colocava o betão e construíam, poste-

riormente, os pilares de apoio dos arcos [13].

Nas pontes romanas é costume verem-se pequenos arcos na zona dos tímpanos, denomina-

dos por arcos de cheia (Figura 2.12). Percebendo que esta parte da estrutura não contribuía

significativamente para a resistência do arco e suporte das cargas, aliviavam a ponte de parte

do seu peso próprio, facultando uma melhor descarga das águas em caso de cheias.

Figura 2.12 | Ponte Romana de Vila Formosa sobre a ribeira de Seda, Alentejo [6]

Page 24: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

12

ii. Pontes Medievais

Com o desaparecimento do império Romano, desaparecem muitos dos conhecimentos detidos

por este povo no domínio dos conhecimentos técnicos, que tinham sido o suporte das grandes

construções. Em especial, perdem-se os conhecimentos das dosagens dos ligantes de forma a

obter uma argamassa tão resistente como era o cimento pozolânico. Em contrapartida, a pre-

sença árabe assume na nossa cultura construtiva uma forte influência, introduzindo termos

como alvenaria, adobe, andaime, taipa ou abóbada. A sofisticada tradição artesanal e domínio

de técnicas construtivas, terá motivado a importação de produtos e artífices árabes por parte

dos reis portugueses.

As pontes medievais assentam em métodos mais sóbrios e moderados, em comparação com

as romanas. Contrastando com a lógica global dum grande sistema de vias imperiais, mais do

que um elemento de ligação, as pontes da idade média eram fronteiras que assumiam funções

de defesa. Numa perspectiva económica, procurando poupar em recursos, as pontes medie-

vais estão assentes em menos fundações no leito do rio. Assim, dispõe muitas vezes de arcos

centrais maiores, e arcos progressivamente mais pequenos na direcção das margens. As maio-

res proporções do arco central ditavam muitas vezes que o tabuleiro não fosse horizontal,

como acontece nas pontes romanas, apresentando vertentes laterais.

Ainda que frequentemente se note a presença de cal hidráulica nas pontes medievais, a falta

do cimento pozolânico característico das pontes romanas faz com que a pedra volte a ser o

elemento estrutural por excelência destas pontes. O arcos passam a ser quebrados ou ogivais,

ligados ao sistema construtivo muito baseado na pedra, em contraste com os arcos de volta

perfeita romanos. Por outro lado, sendo as estruturas de menor coesão interna, apresentam-se

menos resistentes às forças provocadas pela corrente dos rios, razão pela qual a maioria dis-

põe de contrafortes, que não eram frequentes nas suas antepassadas romanas (Figura 2.13).

Estes grandes contrafortes rigidificavam a estrutura, reforçavam os apoios entre os arcos e,

para minimizar a força das águas, tomam um desenho de quilha, em bico, no sentido contrário

à corrente, chamados talha-mares, e forma rectangular ou redonda do lado oposto. Outra

característica das pontes medievais, aliada ao seu carácter defensivo, é a presença de ameias

e torres defensivas (Figura 2.14). Infelizmente, devido à necessidade de alargar as vias, estas

ameias foram sendo destruídas ao longo dos séculos e substituídas por guardas metálicas,

bem como as torres, que em muitos casos estrangulavam a via.

Page 25: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

13

Figura 2.13 | Pormenor dos contrafortes da Ponte

da Lagoncinha, sobre o rio Ave. Santo Tirso [6]

Figura 2.14 | As ameias com que muitas pontes medievais eram

dotadas salientavam o carácter militar destas construções durante

o período medieval. Ponte da Vila de Ponte de Lima [6]

iii. Pontes Modernas

Mais por uma lógica construtiva do que por um regresso às origens motivado pelo renascimen-

to, as pontes construídas na época moderna aproximam-se das construídas na época romana.

O arco medieval de volta quebrada, por natureza descontínuo, volta a dar lugar ao arco de

volta perfeita. O motivo é a utilização de uma nova argamassa, à base de cal hidráulica, que

permitia recorrer a este sistema de arcos uma vez que a estrutura já não privilegiava essen-

cialmente o comportamento por gravidade. O resultado, eram pontes mais resistentes e mais

flexíveis, que permitiam arcos maiores e pilares mais esbeltos. As preocupações estéticas

motivam a construção de pontes com todos os arcos iguais, tais como as romanas, e rapida-

mente se percebe que o traçado recto é o que melhor se adequa ao seu atravessamento.

A construção em pedra e cal permitia duas variantes construtivas diferentes. Uma que utilizava

pedra aparelhada na superfície, enquanto o interior era constituído por um cimento feito à base

de argamassa de cal. Este processo era o mais frequente para os casos em que se desejava

mais prestígio e maior resistência para a construção. A outra variante era que envolvia calhau

rolado com tamanhos diversos, todo envolvido numa argamassa à custa da utilização de tapu-

mes de madeira, que conferiam forma ao conjunto.

2.4 Pontes de alvenaria no mundo de hoje

As pontes que há vinte séculos atrás eram dos romanos hoje não são mais. As que chegaram

aos dias de hoje são dos dias de hoje e, como tal, se é do consenso comum que ainda podem

ser úteis a determinada população, então devem ser não só preservadas pelo seu inquestioná-

vel valor patrimonial, mas também adaptadas às novas exigências. Quando ainda sujeitas ao

tráfego automóvel, o que é o caso de muitas, não é difícil perceber que o aumento de peso e

largura dos veículos exigem estruturas mais resistentes e mais largas do que aquelas que

Page 26: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

14

foram previstas para o atravessamento de carroças e cavalos. Por outro lado, tem-se hoje um

conhecimento em matéria de resistência aos sismos, que nada tem a ver com o da altura, o

que leva muitas vezes a que seja necessário efectuar o reforço sísmico das pontes.

A importância de atribuir às pontes de alvenaria uma época particular da história da humanida-

de, advém sobretudo do conhecimento das técnicas construtivas empregues, e das caracterís-

ticas gerais da estrutura, as quais foram descritas no ponto anterior. Essa datação torna-se

ainda mais pertinente se se pretender proceder ao reforço de determinada obra de arte, sendo

para tal muito importante conhecer as bases gerais em que a estrutura foi edificada, procuran-

do assim os melhores e mais adequados métodos de reabilitação. A melhor táctica passará

sempre por intervir o mínimo possível respeitando a concepção inicial. Tendo em conta a pre-

servação do património arquitectónico o Comité Científico Internacional para a Análise e Res-

tauro de Estruturas do Património Arquitectónico (ICOMOS) elaborou o documento Recomen-

dações para a Análise, Conservação e Restauro Estrutural do Património Arquitectónico, com

um capítulo dedicado às estruturas de alvenaria.

Page 27: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

15

Capítulo 3

3 Natureza e Causas das Anomalias

3.1 Introdução

Desde o inicio que a construção é submetida a um conjunto de acções e é a forma como a

construção reage a essas acções que determina o seu comportamento. Sendo de extrema

importância a previsão do comportamento da estrutura, é fundamental a compreensão das

acções a que está exposta. Estas acções podem ser de dois tipos: estáticas e dinâmicas, mani-

festando-se através de deslocamentos, acelerações, vibrações e carregamentos aplicados à

estrutura, ou consequência da exposição ambiental, como a temperatura, a humidade e os

agentes como a água e o ar, que tendem a reduzir ao longo do tempo a sua capacidade de

desempenho, e nem sempre são levados na devida conta.

As anomalias são manifestações exteriores que indiciam que algo não está bem com a estrutu-

ra. Os materiais não estão a responder da forma esperada, apresentando sinais de deteriora-

ção, ou a própria estrutura apresenta deformações anormais. Isto ocorre, ou porque os mate-

riais sofreram alterações na sua organização, ou porque se instalaram esforços que a obra de

arte não foi capaz de suportar.

Na reabilitação de pontes de alvenaria é fundamental conhecer as principais anomalias que se

podem observar neste tipo de obras, bem como as causas que podem estar na sua origem, de

modo a ser possível inferir acerca da gravidade de cada manifestação e, consequentemente,

da necessidade de intervir.

Com o objectivo de estudar a natureza e causas das principais anomalias que se verificam nas

obras de arte de alvenaria, este capítulo divide-se em dois grandes temas:

− Manifestações, em que se expõem os aspectos visíveis de degradação, denunciantes

de alterações ao bom estado da estrutura;

− Causas, onde se procuram as origens dessas manifestações.

Page 28: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

16

3.2 Manifestações

Para melhor compreender as patologias que se podem encontrar nas pontes de alvenaria,

estruturaram-se três grupos de anomalias:

− Anomalias geométricas, tais como deformações e perda de verticalidade, resultantes

muitas vezes da rotura de elementos e com consequências mais directas no funciona-

mento estrutural da ponte.

− Anomalias nos materiais, ou seja, ao nível das pedras, da argamassa (das juntas e

do revestimento) e de outros materiais. Este grupo de anomalias tem tendência a evo-

luir para anomalias geométricas.

− Anomalias ligadas a agentes exteriores, que embora possam ter expressão ao nível

dos materiais ou resultar em anomalias geométricas, estão relacionadas com o meio

envolvente da obra, nomeadamente com a constante exposição a agentes agressivos

e falta de manutenção da ponte.

3.2.1 Anomalias Geométricas

i. Deformações

- Alinhamento em planta, em que a ponte sofre uma alteração em relação à sua directriz ini-

cial. Este defeito pode ser de origem ou estar estabilizado ou em evolução.

- Verticalidade, verificando-se uma inclinação anormal de um elemento da estrutura em rela-

ção à vertical. Tal como o alinhamento, este defeito pode ser original da construção, estar

estável ou em evolução.

- Arqueamento, traduzido pela deformação da superfície dos muros para o exterior.

ii. Roturas

- Descolamento da estrutura, isto é, separação de duas partes da obra normalmente solidá-

rias, envolvendo algumas vezes o deslocamento de uma parte em relação à outra. Ocorre fre-

quentemente entre duas zonas de rigidez, constituição ou funcionamento diferente (Figura 3.3).

- Fissuração e fendilhação, que pode interceptar as juntas ou os blocos de pedra e pode

apresentar-se longitudinalmente ou transversalmente à ponte. Manifestam-se nos elementos

estruturais, nomeadamente nos arcos ou pilares.

- Fracturas, quando a separação é total. Uma fractura pode ser caracterizada pela sua direc-

ção principal ou pelo deslocamento relativo entre ambas as partes (Figura 3.1).

- Desorganização dos blocos, isto é, arrumação anárquica das pedras numa parte da obra

por desaparecimento de grande parte das ligações entre os blocos. No limite, pode levar à

deslocação desses elementos.

Page 29: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

17

- Colapso apenas de um bloco ou de um conjunto de blocos da estrutura (Figura 3.2).

Figura 3.1 | Fractura no muro de ala no

pontão da Arriacha

Figura 3.2 | Ruína do talha-mar e fendilhação grave dos arcos na ponte de

Tavira na sequência duma cheia, A2P [2]

Figura 3.3 | Descolamento do talha-mar, Ponte de Donim [19]

iii. Ausência de Elementos

- Lacuna, quando faltam um ou dois blocos;

- Cavidade, quando faltam vários blocos de pedra e a estrutura apresenta uma grande abertu-

ra.

3.2.2 Anomalias nos Materiais

i. Pedras

Não restam dúvidas de que os materiais pétreos, constituintes de tantas e tantas pontes da

antiguidade chegadas aos nossos dias, resistem ao teste da passagem do tempo como pou-

cos. Ainda assim, interessa averiguar quais os primeiros e principais sinais da sua degradação:

Page 30: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

18

- Fendilhação e fissuração, sendo que à primeira se associam aberturas mais profundas que

à segunda, a qual designa aberturas superficiais, mais estreitas e sem separação visível entre

os elementos.

- Alteração físico-química com perda das características inicias, alteração essa que pode

ocorrer superficialmente ou na massa da pedra. Traduz-se visualmente pela falta de coesão do

material, correspondente à deficiente ligação entre os seus elementos constituintes.

- Erosão ou desgaste superficial do material, modificando a sua textura superficial.

- Escamação e descamação da superfície da pedra devido às acções gelo/degelo e variação

da temperatura.

- Fractura, desaparecimento de um fragmento num ângulo saliente ou destruição de uma zona

restrita (um risco, por exemplo) geralmente superficial e fruto de acções acidentais (Figura 3.4).

Figura 3.4 | Desgaste da superfície dos blocos e da argamassa de refechamento das juntas

ii. Argamassa

Praticamente todos os agentes que promovem a degradação das pedras afectam também a

argamassa, e numa escala maior, já que este é um material menos estável e resistente. Os

sintomas de deterioração mais comuns são:

- Alteração físico-química, provocando perda de coesão da argamassa, podendo levar a que

esta se desfaça e saia das juntas.

- Erosão

- Descolamento, quando se quebra a ligação da argamassa às pedras.

- Supressão da argamassa, quando o deslocamento evolui para um processo seguinte, em

que a argamassa deslocada se destaca da estrutura ou é completamente erodida. No limite,

deixa de existir ligação entre um bloco de pedra e os seus vizinhos e podem ocorrer desloca-

mentos entre estes (Figura 3.4).

Page 31: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

19

iii. Reboco

O que foi descrito para as argamassas é aplicável ao reboco, sendo de salientar neste caso a

perda de aderência ao suporte, que pode ocorrer sob a forma de descolamento e, em último

caso, de abaulamento e queda. Pode dar-se o caso do reboco estar ausente apenas numa

determinada zona ou, no limite, em todo a estrutura.

iv. Outros Materiais

- Corrosão, resultado da alteração de peças metálicas (como guardas, por exemplo) e cuja

gravidade depende da função da peça e do seu grau de corrosão.

- Apodrecimento, consequência da degradação de peças de madeira por decomposição físi-

co-química, bacteriológica ou criptogâmica.

3.2.3 Anomalias Ligadas a Agentes Exteriores

i. Circulação de Água

- Deterioração/ausência dos dispositivos de evacuação de água, não permitindo a escor-

rência das mesmas. A água estagna e infiltra-se na ponte, circulando por gravidade através da

estrutura, em zonas em que o seu efeito não foi previsto e danificando a obra de arte. Pode

ainda dar-se o caso desses dispositivos terem sido mal concebidos, por exemplo, quando a

água é conduzida para uma parte da obra que não está devidamente protegida (Figura 3.5).

Figura 3.5 | A escorrência de água pelas paredes da estrutura é bem visível e resultou na erosão localizada de algu-

mas pedras, Ponte das Eiras

ii. Vegetação e Microrganismos Vivos

A vegetação pode criar raízes directamente nas juntas ou em terras que estejam a cobrir a

Page 32: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

20

ponte. Esta situação pode ser desencadeadora de anomalias mais graves, tais como a agres-

são dos materiais devido à manutenção de humidade e à matéria orgânica nociva (Figura 3.6),

e à acção mecânica das raízes sobre a estrutura (Figura 3.7). Este efeito nefasto pode esten-

der-se a musgos, fungos e líquenes, que se fixam nos elementos estruturais da obra, muros de

tímpano, arcos e pilares.

Figura 3.6 | Ninho de andorinhas no arco do

pontão da Arriacha

Figura 3.7 | Raízes instaladas entre as juntas provocaram o

destacamento de algumas pedras, pontão da Arriacha

iii. Depósitos e Vestígios

- Depósitos de matéria trazida pela atmosfera (poluição, etc) ou pelo curso de água (Figura

3.9).

- Eflorescências, que não são mais do que o resultado da cristalização de sais solúveis arras-

tados pelas águas, sendo a sua aparência de cor esbranquiçada.

- Criptoflorescências, resultado da evaporação de uma água saturada, podem dar origem a

estalagmites e estalactites, que se formam entre as juntas (Figura 3.8).

Figura 3.8 | Criptoflorescências na ponte das Eiras

Figura 3.9 | Evidência da poluição. Alvenaria antes e depois da

passagem do jacto de água, ponte das Eiras

Page 33: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

21

3.3 Causas

O conhecimento das principais anomalias que podem ser encontradas nas pontes de alvenaria

e das suas consequências na vida da estrutura é essencial para decidir que acções a levar a

cabo na reabilitação da ponte: quais são, qual a urgência com que devem ser efectuadas e por

que ordem. De igual importância é o conhecimento da origem de tais defeitos, sendo indispen-

sável eliminar a causa quando se quer proceder a uma boa reabilitação; caso contrário, é uma

questão de tempo até a ponte evidenciar novamente sinais de degradação, idênticos aos repa-

rados.

As anomalias não têm em geral causas únicas, daí que seja difícil atribuir a cada um dos defei-

tos enumerados anteriormente uma origem específica. Para o efeito, dividiram-se as causas

que podem estar na origem de inúmeros defeitos das pontes de alvenaria em cinco categorias:

− Materiais

− Fundações

− Água

− Exposição ao meio-ambiente

− Acção humana

Em cada uma das categorias explora-se a interacção desses agentes com a ponte, e indicam-

se as principais consequências dessa interacção no estado de conservação da obra de arte.

3.3.1 Materiais

i. Escolha do Material

Pese embora a sua resistência elevada como material, nem todas as rochas são indicadas

para todas as situações, nomeadamente para a edificação pontes. Deste modo, algumas vezes

os defeitos que o material apresenta devem-se, não só às suas condições de exposição mas,

principalmente, às suas características originais:

− Defeitos de natureza, que diminuem a resistência mecânica à compressão, tais como

veios ou cavidades preenchidas com material mais fraco;

− Pedras pouco densas, ou seja, com elevada porosidade, que permitem a fácil percola-

ção da água no seu interior e são mais sensíveis ao gelo;

− Pedras extraídas em período frio, que fissuram sobre o efeito do gelo. A extracção em

período seco favorece a extracção da água e aumenta a resistência da rocha ao gelo.

A escolha do material pode ter origem no projecto, se é especificada à partida uma rocha de

características inadequadas, ou no controlo e execução da obra, se são utilizadas pedras com

defeito.

Page 34: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

22

ii. Colocação em Obra e Disposições Construtivas

No trabalho em obra, devem ser cumpridas algumas regras de boa arte, de modo a aumentar a

durabilidade da estrutura.

− As pedras montadas segundo o sentido de uma fissuração preferencial tornam a alve-

naria menos resistente;

− As argamassas hidráulicas são sensíveis ao gelo, principalmente quando se utilizam

dosagens com uma grande proporção de água e uma granulometria pouco estudada.

− As juntas não podem ser demasiado estreitas, ou ocorre uma repartição não uniforme

das cargas que provoca pontos rígidos locais, os quais dão origem a fendas. Inversa-

mente, as juntas demasiado espaçadas podem conduzir a descompressões quando o

ligante sofre alguma alteração importante, desde o ataque de águas agressivas aos

fenómenos de retracção, ou mesmo insuficiente resistência do material de ligação.

− A utilização de argamassas muito secas em alvenarias porosas é desaconselhável,

uma vez que a água da argamassa é absorvida pela pedra, secando o ligante e pro-

movendo a sua desagregação.

3.3.2 Terreno e Maciços de Fundação

Embora hoje em dia não se conceba projectar uma ponte sem ter uma adequada prospecção

geotécnica do local de implantação, os meios disponíveis à data da construção das pontes

objecto de estudo deste trabalho, não permitiam dispor de muitas informações relativas ao

terreno de fundação, para além do que a vista alcançava. Os solos em que estas pontes

assentam, podem variar de aluviões a rochas resistentes, sem que esse aspecto tenha sido

devidamente considerado à época do projecto. Assim sendo, são por vezes observadas sérias

descompressões nestas estruturas, associadas a características do terreno em que estão edifi-

cadas.

i. Terreno com Más Características para Fundação

Para uma estrutura que está fundada em aluviões, há duas hipóteses: ou não foram tidas

nenhumas preocupações adicionais, e nesse caso a ponte não tardou a sofrer danos irreversí-

veis (sendo que, provavelmente, não chegou sequer aos nossos dias), ou, em muitos casos,

procurou-se compactar o terreno recorrendo a estacaria, melhorando desta forma a sua capa-

cidade resistente. Quando se optava pela segunda hipótese, recorria-se não raras vezes a

estacas de madeira que, sujeitas a sucessivos ciclos de secagem/molhagem são capazes de

apodrecer em pouco tempo (Figura 3.10). O material que levava a crer ter uma durabilidade

elevada, porque admitido permanentemente submerso, revela-se ineficaz com alterações na

bacia hidrográfica da linha de água (e.g. área impermeabilizada por aumento da área urbana;

regularização dos caudais) ou com a hidrogeologia (e.g. aumento das captações subterrâneas

ou superficiais que causem diminuição do nível freático). Assim sendo, pode dar-se o caso dos

Page 35: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

23

apoios e fundações da ponte terem sido mal dimensionados, quer porque não tenham sido

correctamente estimadas as cargas de exploração, quer porque se tenha sobrestimado a resis-

tência do terreno de fundação.

Figura 3.10 | Estrutura de alvenaria assente em estacas de madeira

ii. Heterogeneidade do Solo

Muitos casos de descompressão das estruturas ocorrem porque as características do solo de

fundação diferem ao longo da área de implantação. Normalmente resultado de factores geoló-

gicos, o solo pode apresentar uma zona de mais fraca resistência que, ao ter passado desper-

cebida na fase de concepção, resulta em assentamentos diferenciais da estrutura. É o caso de

cavidades e minas no subsolo.

iii. Consolidação e Expansão do Terreno

Em alguns casos, a consolidação do subsolo ou a expansão das argilas que o constituem

podem ser causa de assentamentos diferenciais. Esses assentamentos resultam em fendas,

que aparecem cedo na vida da estrutura e tendem a tornar-se estáveis. A contracção ou

expansão do terreno pode acontecer em qualquer altura da vida da estrutura, quer porque

ocorre uma modificação na constituição do solo, quer porque o nível freático sofre alterações.

Na maioria dos casos, este problema advém dum aumento de água no subsolo, causando

expansão, ou de absorção da água pelas raízes de vegetação em crescimento de vegetação

junto à ponte.

iv. Descompressão do Terreno

Pode dar-se o caso de, no decurso de trabalhos que ocorram na zona de influência da obra,

haver uma modificação no equilíbrio do terreno de fundação, podendo resultar na sua descom-

pressão, à custa de escavações nas proximidades. Neste caso, as fundações podem sofrer

deslocamentos capazes de comprometer a estabilidade da estrutura.

Page 36: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

24

Figura 3.11 | Rotura dos arcos por assentamentos de fundações

3.3.3 Água

A durabilidade da alvenaria é seriamente afectada quando esta se encontra em contacto com a

água por longos períodos de tempo. Tal pode ocorrer de diversas formas nas pontes de alve-

naria, quer seja pela água das chuvas, ascensão de águas subterrâneas por capilaridade ou

lateralmente, através das águas que escorrem nos campos. Quando muito húmida, a alvenaria

pode enfrentar problemas como a acção do gelo ou a própria poluição atmosférica, sendo que

os sulfatos dissolvidos na água ou os sais das chuvas agravam a deterioração de rochas e

argamassa. Quando o tabuleiro não se encontra devidamente impermeabilizado e/ou quando

os dispositivos de escoamento de águas são insuficientes, é comum ocorrerem infiltrações. A

água é transportada no interior dos cofres, por entre juntas e blocos de pedra, promovendo a

sua degradação e arrastando partículas finas. De igual importância é também a acção do

escoamento dos rios sobre a estrutura e as suas fundações.

i. Saturação e Congelamento

É das acções mais gravosas a que uma rocha pode ser submetida. O maior perigo ocorre

estando a rocha saturada; submetida a ciclos sucessivos de gelo/degelo, criam-se tensões ao

nível dos seus poros que resultam na fendilhação e escamação do material. Sendo irreal isolar

a estrutura num ambiente que não proporcione ciclos de molhagem/secagem, a solução para

este problema passa por adequar o tipo de rocha utilizada, às condições expectáveis para o

local da obra, bem como procurar formas e detalhes da construção que evitem a saturação

total da rocha.

ii. Ataque Químico - Presença de Sulfatos e Sais Solúveis

Embora em quantidades pequenas, todas as rochas formadas por argilas contêm sulfatos.

Quando saturadas, a água transporta os sulfatos através dos seus poros que, uma vez dissol-

vidos, constituem ácidos capazes de danificar o material. O mesmo se passa com os sais solú-

veis, formando eflorescências e criptoflorescências. Quanto mais densa for a rocha, menos

esta é susceptível ao ataque do gelo e dos sulfatos, na medida em que a água tem mais difi-

Page 37: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

25

culdade em percolar pela sua microestrutura.

Pode dar-se ainda o caso da própria água estar contaminada, constituindo um severo ataque

para as rochas e argamassa. Um caso típico de contaminação é a água do mar, pelos sais que

a constituem, atacando os ligantes hidráulicos e também os elementos metálicos incorporados

na estrutura de alvenaria.

iii. Ataque Biológico – Microrganismos

A presença de água cria condições para a fixação de microrganismos na superfície da ponte.

No caso da vegetação, as suas raízes, com alto poder penetrativo, introduzem-se nas fendas e

procuram ir cada vez mais fundo em busca de água, motivando a destruição do material na

medida em que forçam a abertura da fenda.

iv. Água do Subsolo

É essencial fazer uma prospecção do terreno de implantação da obra para determinar a pre-

sença de água no subsolo. De facto, se tido em consideração, este problema é facilmente con-

trolado uma vez levadas a cabo as medidas necessárias. A água que circula no subsolo pode

desencadear anomalias de diversos tipos na ponte. Em primeiro lugar, têm de ser devidamente

consideradas as pressões hidrostáticas que se geram nos elementos da estrutura. Outro fenó-

meno importante, o “piping”, refere-se ao aumento da pressão hidrostática em cavidades do

terreno preenchidas com água; um aumento do nível de água que está sobre elas pode resultar

na destruição destas cavidades, provocando instabilidades ao nível das fundações com seve-

ros danos para a estrutura. As águas que circulam no subsolo representam ainda um factor de

risco para as fundações da ponte, na medida em que, não estando estas protegidas contra a

água, a sua penetração na argamassa promove a desintegração do ligante, conduzindo, em

última instância, à sua perda completa. Os materiais existentes no subsolo, em particular os

finos transportados pela água, tendem a ocupar os espaços vazios, restando uma parede inca-

paz de apresentar coesão entre os seus elementos.

v. Regime de Escoamento dos Rios: Erosão, Lavagem e Perda de Finos

Este problema está geralmente associado a rios sujeitos a correntes consideráveis. Com o

passar do tempo, pelas mais variadas razões, podem ocorrer mudanças no escorrimento do

rio, que afectam o seu leito e alteram os depósitos de areia. Em muito casos, essas alterações

promovem a perda de material junto às fundações da ponte que, por alteração das condições a

montante, pode não ser reposto. Como resultado, podem formar-se fossas de erosão, que são

cavidades junto aos pilares que instabilizam a estrutura, podendo levar ao seu colapso. A pro-

fundidade dessas cavidades é condicionada pela forma dos pilares e pelo seu viés relativamen-

te ao eixo de incidência da corrente. Esta erosão processa-se geralmente em regime de

cheias, daí que nem sempre seja fácil de avaliar visualmente, se não forem realizadas inspec-

ções subaquáticas. O conhecimento desta erosão é, no entanto, de extrema importância, uma

Page 38: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

26

vez que origina situações de rotura de fundações por assentamentos, capaz de levar a estrutu-

ra à ruína repentinamente, sem sinais prévios de debilidade. Indícios desta anomalia podem e

devem ainda assim ser procurados nos pilares e superstrutura, tais como fendilhações e

assentamentos.

Além desta erosão do leito do rio, a elevada corrente promove a erosão generalizada das

pedras e da argamassa e pode fazer com que sejam transportados detritos de tamanho consi-

derável, de tal forma que, embatendo na estrutura, contribuem para a sua deterioração.

Um caso limite, mas não tão pouco usual como seria desejável, é a ocorrência de cheias. Mui-

tas vezes, a água dos rios chega a passar por cima do próprio tabuleiro. Não tendo a estrutura

sido projectada para estar submersa, esse facto, aliado à acção da corrente, tem graves con-

sequências na estabilidade da ponte.

3.3.4 Acção Humana e Acidentes

Não raras vezes, esta é a causa dos problemas que assumem maior importância na reabilita-

ção de uma ponte. Fruto de uma utilização descuidada, ignorância, mau julgamento em pro-

cessos interventivos anteriores, ou puro vandalismo, o homem tem em larga escala responsa-

bilidade pela degradação das pontes. A isto somam-se acções acidentais, como fogos, sismos

e raios, as quais, embora raras, podem assumir graves consequências.

i. Acidentes por Uso Indevido

Os veículos automóveis são os principais agentes deste tipo de danos. Porque são largos

demais, ou altos demais para passarem sob os arcos, ou porque o espaço disponível não per-

mite as manobras desencadeadas, os veículos chocam com a ponte, resultando por vezes em

acidentes desastrosos que comprometem a sua segurança. O progressivo aumento de peso e

comprimento destes veículos faz com que aumente também a severidade destes impactos.

Figura 3.12 | Deslocamento da pedra do guarda do guarda corpos devido ao embate de veículos e respectiva reabilita-

ção. Note-se que na primeira imagem há sinais de uma tentativa de reabilitação feita à custa de um cimento que clara-

mente não se enquadrava na ponte. Ponte das Eiras

Page 39: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

27

ii. Sismos

Consoante as características do sismo, do terreno de fundação e do estado de conservação da

obra, podem provocar anomalias na estrutura mais ou menos graves.

iii. Fogos

A acção do fogo sobre uma estrutura de alvenaria, embora não ocorra com muita frequência,

tem consequências muito graves, conduzindo a uma rápida degradação dos materiais. A estru-

tura pode estar exposta a temperaturas muito altas por períodos de tempo relativamente longos

e, quando isso acontece, o aquecimento da água existente no interior das rochas provoca um

aumento de pressão nos poros, de tal ordem, que a pedra estala e aparecem fissuras, para

além do desgaste superficial que ocorre instantaneamente devido à acção abrasiva das cha-

mas.

iv. Cargas de Exploração

A grande maioria das pontes de alvenaria que chegaram aos nossos dias vêem-se obrigadas a

suportar cargas para as quais não foram dimensionadas, fruto do aumento de tráfego e de

peso dos veículos modernos. Os novos veículos são também capazes de atingir maiores velo-

cidades, que em curva fazem aumentar a força centrífuga exercida sobre a ponte. Como con-

sequência destas novas variantes, ocorre um aumento de impulsos laterais. Á passagem dos

veículos, o material de enchimento tende a expandir para os lados, provocando um impulso

sobre o muro dos cofres que promove o seu afastamento (Figura 3.13).

Acontece que uma das características destas estruturas é o facto de terem sido sobredimen-

sionadas à altura do seu projecto, daí que hoje, as que restam tenham sido capazes de res-

ponder às solicitações impostas, ainda que à custa de coeficientes de segurança cada vez

mais reduzidos.

Figura 3.13 | Fendas na zona dos tímpanos na ponte de Donim [19]

Page 40: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

28

v. Vandalismo

O vandalismo é um problema da sociedade com o qual a manutenção das pontes tem de lidar.

Desde graffiti, que só conseguem ser removidos à custa de produtos abrasivos, a sem-abrigo,

que acendem fogueiras debaixo das pontes, passando pela retirada de pedras que estejam

desligadas do conjunto por degradação da argamassa.

vi. Trabalhos Adjacentes

Frequentemente decorrem trabalhos na vizinhança da estrutura, sem cuidado suficiente na

salvaguarda da sua estabilidade.

− Extracção de inertes sem ter em conta a profundidade das fundações, provocando

rebaixamento do leito do rio e, consequentemente, alterações no seu escoamento.

Pode ocorrer o descalce de fundações ou perda do seu grau de segurança. Qualquer

tipo de trabalhos que envolva alterações no regime do curso de água, provocando um

aumento da velocidade por estrangulamento, por exemplo, tem riscos desta natureza.

− Vibrações à custa da circulação de veículos pesados nas proximidades.

− Instalação de serviços envolvendo escavações que diminuem a resistência passiva

oferecida por esse terreno, ou que são efectuadas de forma descuidada, destruindo por

vezes parte da própria estrutura. Para manter as pontes no melhor estado de conser-

vação possível, não sendo possível evitar certos tipos de trabalho, deve zelar-se para

que estes decorram sob correcta vigilância. São preferidos trabalhos manuais à utiliza-

ção de máquinas que introduzam vibrações no terreno. Devem ser tomadas medidas

de contenção e suporte da estrutura durante o decorrer dos trabalhos, sendo ainda

importante monitorizar a estrutura, verificando o aparecimento de defeitos durante a

intervenção e acompanhando a sua evolução de modo a controla-la detalhadamente.

3.3.5 Exposição ao Meio Ambiente e Desgaste

i. Atmosfera Nociva

Uma obra edificada no seio de uma atmosfera sã pode, mais tarde ou mais cedo, vir a encon-

trar-se num centro industrial, onde a atmosfera é carregada de fumos e vapores ácidos. A pró-

pria poluição provocada pelos automóveis e pelas chuvas ácidas é causa de agressões para as

alvenarias.

ii. Temperatura e Retracção

Quando se fala de retracção fala-se ao nível das argamassas. Ao dar-se a presa da argamas-

sa, criam-se tensões nas interfaces de contacto desta com outras camadas ou com o próprio

suporte. Se esta tensão de tracção superar a resistência do suporte ou da camada adjacente

ocorre fendilhação nestes elementos. Caso contrário, poderá fendilhar a própria argamassa.

Page 41: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

29

A temperatura actua de modo semelhante. Os materiais constituintes da ponte têm diferentes

coeficientes de dilatação térmica, o que implica diferentes aumentos de volume para a mesma

variação de temperatura. Tal facto gera novamente tensões na interface dos materiais, que

pode resultar em fendilhação.

iii. Vegetação

Para além do ataque biológico proveniente da acção de fungos, etc, sobre a estrutura, plantas

maiores podem ter um efeito mais destrutivo sobre a alvenaria. A vegetação que cresce em

redor, e até mesmo sobre a própria estrutura, é muitas vezes vista como melhoradora do seu

aspecto, criando um ambiente atractivo à sua volta. Contudo, o efeito físico do crescimento

destas plantas, na medida em que penetram nas juntas, nas fendas e retiram humidade do solo

sob as fundações, contribui para a desintegração dessas estruturas. As suas raízes infiltram-se

em qualquer cavidade disponível e, á medida que crescem, forçam a abertura de fendas, per-

mitindo o acesso da água e do ar, e criando um ambiente nocivo. As trepadeiras e as eras têm

a vantagem de funcionar como isolantes da superfície da alvenaria para as intempéries mas,

por outro lado, inibem a evaporação e tendem a manter a superfície sempre húmida; provavel-

mente, ainda mais grave é o facto de impedirem uma correcta avaliação do estado da ponte,

ocultando possíveis defeitos.

Não interferindo directamente com a estabilidade e estado de conservação da estrutura, mas

ainda assim com efeitos prejudiciais sobre esta, é o crescimento de vegetação por baixo dos

arcos, e a diminuição da secção de vazão que isso provoca. No caso de ocorrência de cheias a

secção disponível para a água escoar, estando reduzida, pode não ser suficiente, fazendo

então com que água passe por cima da ponte.

Certas espécies de árvores, em particular elmos, choupos e salgueiros, produzem grandes

alterações de humidade nos solos, o que pode afectar as fundações. As argilas sofrem grandes

alterações de volume com variações de humidade, encolhendo quando secas e expandindo

quando absorvem água. É por isso que as raízes fundadas nesse tipo de solos, e que remo-

vem tanta água, podem causar danos severos no equilíbrio das fundações da estrutura.

Figura 3.14 | Vegetação a crescer num pilar da ponte das

Eiras

Figura 3.15 | Estado de conservação inaceitável da ponte

de Donim [19]

Page 42: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

30

Page 43: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

31

Capítulo 4

4 Avaliação e Inspecção

4.1 Introdução

A inspecção é o princípio base pelo qual se deve reger a política de manutenção das pontes. A

sua disciplinada aplicação é um pré-requisito para proceder a acções de reparação mais eco-

nómicas e planeadas, justificando desta forma todos os custos que lhe estão associados. Para

além de detectar anomalias que exigem acções de intervenção, as inspecções podem ainda

demonstrar, através da monitorização, que determinado defeito está estável, ou que o seu índi-

ce de desenvolvimento é de tal modo lento que não justifica qualquer medida. Em suma, a

realização de inspecções, não envolvendo grandes gastos, uma vez levadas a cabo com uma

certa regularidade acarretam, a longo prazo, poupanças substanciais. Devem por isso estar

inseridas num plano de manutenção da obra de arte, que prevê que tipos de inspecções se

devem fazer à ponte, quais os ensaios a realizar, e com que periodicidade devem ser efectua-

dos.

Page 44: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

32

4.2 Inspecções

Embora existam diversos tipos e níveis de inspecção, todos têm o objectivo de observar as

condições correntes em que a ponte se encontra e o desempenho que demonstra em relação

às solicitações que lhe são atribuídas. As informações recolhidas constituem uma importante

base para:

− Aferir acerca da sua segurança estrutural

− Zelar por uma manutenção mais económica:

. Identificando a necessidade de acções preventivas;

. Detectando defeitos numa fase primária;

. Monitorizando a evolução desses defeitos de forma a determinar a

natureza das medidas de intervenção;

. Permitindo a compilação de depoimentos quantitativos acerca da dete-

rioração, nos quais se irão basear manutenções futuras.

− Detectar alterações nas condições de serviço da obra de arte

− Inferir acerca das causas que estão na origem das anomalias

4.2.1 Escala e Frequência

A maioria dos sistemas estabelecidos para inspecção de pontes compreende três níveis, distin-

tos ao nível do detalhe a que actuam:

− Inspecções de Rotina

− Inspecções Principais

− Inspecções Especiais

i. Inspecções de Rotina

O objectivo da Inspecção de Rotina é chamar o mais cedo possível à atenção de pequenas

anomalias as quais, se não forem rapidamente remediadas, podem evoluir para um estado em

que necessitem de reparações mais dispendiosas. É por isso essencialmente uma inspecção

visual. Estas anomalias são, por exemplo, fendas, infiltrações de água, queda de blocos de

alvenaria e sinais de vandalismo ou impacto de veículos. A este nível não é necessário dispor

de conhecimento técnico especializado, de forma que inspecções deste género podem ser

feitas por pessoal sem formação profissional na área. De facto, este nível de inspecção pode e

deve ser feito por pessoas que não tenham essa função específica com por exemplo uma

equipa que está a patrulhar as estradas e que, deparando-se com uma anomalia, a reporta às

entidades competentes. Dependente do espaçamento entre inspecções mais detalhadas,

devem ser realizadas inspecções de rotina intermédias (de preferência uma vez por ano) por

pessoal com experiência na área, que deve observar a estrutura de todos os pontos de vista

sem precisar de usar para isso material muito especializado. Para o caso das pontes em parti-

cular, esta inspecção deve ser feita com a ponte sob tráfego. No final, deve ser feito um relató-

Page 45: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

33

rio da inspecção por escrito, donde se pode concluir acerca do estado de manutenção dos

diversos componentes e dos trabalhos de manutenção a realizar, bem como obter indicação de

eventual necessidade de realização de uma inspecção principal.

ii. Inspecções Principais

As inspecções principais envolvem um exame mais profundo, feito por pessoal qualificado,

de todas as partes da estrutura. Devem ser realizadas em intervalos que variam entre 2 e 10

anos (5 anos é um período razoável), dependendo do tipo de estrutura, da sua idade e estado

de conservação, e das dificuldades em acede-la. O exame deve ser baseado numa lista pre-

viamente estabelecida de aspectos a verificar e para tal são utilizados equipamentos mais

sofisticados que na inspecção superficial, pelo que é necessário que a equipa seja constituída

por pessoas dotadas de capacidade para executar os testes e as medições requeridas.

Dependente das conclusões tiradas desta inspecção pode evoluir-se para um exame mais

detalhado que envolva testes e investigações mais específicas. Para cada inspecção principal

deve ser escrito um relatório detalhado que relata em termos quantitativos o estado da estrutu-

ra e ilustra com desenhos e/ou fotografias os seus problemas.

iii. Inspecções Especiais

Em circunstâncias especiais, tais como a passagem de um carregamento excessivo, um

impacto acidental, cheias, descoberta de uma anomalia grave ou a necessidade de readaptar a

estrutura a um novo uso, recorre-se a inspecções especiais. Estas devem ser inspecções

profundas, detalhadas e circunscritas aos elementos críticos da ponte. Por exemplo, depois de

ocorrerem inundações, deve ser realizada uma inspecção especial a todas as subestruturas

potencialmente afectadas.

Numa inspecção mais pormenorizada, para além da estrutura propriamente dita, pode ser

importante recolher informações sobre o terreno de fundação, ou seja, a realização de um

reconhecimento geotécnico.

4.2.2 Inspectores

O papel do examinador reside em observar e registar as condições em que a estrutura se

encontra e, em particular, as alterações que ocorreram desde a última inspecção. Depois, deve

transmitir essa informação de forma clara ao engenheiro responsável para que ele a possa

usar como base para decidir que medidas devem ser tomadas. A pessoa responsável por reali-

zar a inspecção deve ser fisicamente capaz de aceder a todos os pontos da estrutura, realçan-

do-se que certos troços da ponte estão em condições de acesso difíceis e exigem alguma des-

treza para serem alcançados. Nomeadamente, é por vezes necessário recorrer a plataformas

elevatórias, pelo que o inspector tem de lidar razoavelmente bem com alturas. Deve ser res-

ponsável e suficientemente motivado com o seu trabalho uma vez que, na maior parte dos

casos, o irá realizar com o mínimo de supervisão, para além de capaz de relatar claramente

Page 46: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

34

por escrito e de forma esquemática os resultados da sua inspecção.

Tendo em conta que é a taxa de evolução do defeito que interessa em alguns casos mais do

que o próprio defeito, há claras vantagens em ter para cada ponte um examinador para o qual

esta lhe seja familiar, ficando encarregue da mesma obra de arte durante um período alargado

de tempo. Demasiadas trocas de pessoal são inconvenientes e devem ser evitadas.

Aparte as suas competências pessoais, estes examinadores devem receber formação em rela-

ção aos seguintes aspectos:

− Como planear e organizar uma inspecção que deve ser observado;

− Como registar os resultados usando a terminologia e os esquemas adequados;

− Como medir e monitorizar anomalias;

− Como lidar com equipamentos especiais;

− Como actuar em segurança;

− Que acções tomar em caso de emergência.

4.2.3 Organização de uma inspecção

i. Recolha de Informação

Antes de dar inicio a uma inspecção, a pessoa responsável pelo exame deve procurar inteirar-

se o melhor possível da obra que vai inspeccionar, nomeadamente no que respeita aos relató-

rios de inspecções anteriores. Assim poderá dirigir particular atenção às anomalias detectadas

anteriormente e avaliar o seu estado/progressão. Esta fase contempla ainda o contacto com as

entidades competentes, de modo a conhecer intervenções realizadas anteriormente, bem como

pesquisa bibliográfica e investigação histórica da ponte em questão e/ou de outras construídas

na mesma altura e/ou na sua vizinhança.

ii. Visita Preliminar

Devem investigar-se as condições de acessibilidade do local e tomar as mediadas necessárias

(podendo recorrer a equipamentos especiais) a um bom exame garantindo a segurança. Pode

haver necessidade de cortar o tráfego para uma inspecção minuciosa do tabuleiro, de desligar

a corrente eléctrica temporariamente, de remover vegetação ou tomar quaisquer outras pre-

cauções que facilitem a actividade de inspecção, embora sejam sempre de evitar medidas

caras e/ou que impeçam a circulação de tráfego. Nesta visita preliminar, são detectados os

problemas mais graves, que sobressaem ainda que à vista desarmada.

iii. Planeamento da Inspecção

As inspecções devem ser realizadas de forma sistemática, seguindo de preferência uma rotina

preestabelecida, de modo a que nenhuma parte da estrutura seja esquecida. As observações

devem ser anotadas apropriadamente assim que são feitas e as anomalias convenientemente

Page 47: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

35

descritas, referindo-se as suas dimensões para que possa ser analisada a sua evolução. Para

tal, é importante dispor de desenhos para o registo de anomalias e localização de ensaios, os

quais são preparados nesta fase.

No planeamento de uma inspecção faz-se uma primeira apreciação do estado da estrutura e

definem-se os seus objectivos, âmbito e extensão. É nesta etapa que se decide quais os

ensaios relevantes para a estrutura em questão e quais as zonas que devem ser inspecciona-

das, tendo em atenção os seus acessos e condições de exposição diferenciadas.

Não se pode esperar nem exigir que as pessoas responsáveis pelas inspecções correntes das

pontes estejam habilitadas para realizar inspecções em estruturas muito altas ou parcialmente

submersas. Nestes casos recorre-se a empresas especializadas, de mergulhadores, por

exemplo (Figura 4.1). Debaixo de água a fraca visibilidade dificulta a inspecção ainda que

usando lanternas e, frequentemente, apenas é possível trabalhar usando o tacto. Por isso, no

caso de partes submersas da estrutura, deve ser feita uma preparação ainda mais meticulosa,

nunca optando por uma atitude que negligencie estes elementos por dificuldades em proceder

à sua inspecção.

Figura 4.1 | Inspecção sub-aquática da ponte das Taipas, sobre o rio Ave

iv. Proposta

Por fim é elaborada uma proposta para avaliar o desempenho da estrutura, flexível o suficiente

para adaptar o número e tipo de ensaios a realizar, in situ ou em laboratório. Complementar-

mente a estes ensaios, devem ser equacionados estudos de tráfego, estudos hidráuli-

cos/hidrológicos e prospecções geotécnicas, conseguindo com isto informações diversas,

nomeadamente acerca da secção de vazão e das condições de escoamento da linha de água

que podem ser relevantes para a avaliação da ponte e definição das medidas a tomar. Esta

proposta, como já foi referido, deve descrever de forma clara e objectiva os procedimentos

pelos quais se deve reger a inspecção, definindo o mais possível um caminho sistemático para

este processo. Adicionalmente, deve definir responsabilidades e seguros dos intervenientes.

Page 48: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

36

v. Observação e Medição das Anomalias

Em geral, a inspecção deve estar alerta para a envolvente, as alvenarias em particular e as

anomalias estruturais que possam existir. Dentro de cada campo há uma série de questões a

que deve atentar e que são sumariamente descritas de seguida [22].

Envolvente

SITUAÇÕES A TER EM ATENÇÃO PROBLEMAS ASSOCIADOS E COMENTÁRIOS

AMBIENTE

Condições climáticas Humidade, crescimento biológico, deterioração das argamassas pelo gelo-degelo

Ambiente marítimo Sais, eflorescências, corrosão nos elementos metálicos

Atmosfera Poluída (ambiente urbano ou próximi-dade de indústrias poluentes ou vias de comunica-ção)

Crostas negras, dissolução e deterioração da pedra pelas chuvas ácidas e corrosão dos elemen-tos metálicos

Proximidade de tráfego pesado Vibrações (deterioração das argamassas de assentamento; assentamentos por compactação do solo)

Possibilidade de inundações sazonais Insuficiente secção de vazão

Alvenarias

SITUAÇÕES A TER EM ATENÇÃO PROBLEMAS ASSOCIADOS E COMENTÁRIOS

MATERIAIS UTILIZADOS

Composição da alvenaria, características dos materiais constituintes (pedra e argamassa)

Determinam a qualidade da alvenaria

Presença de elementos decorativos Podem requerer tratamentos especiais

Falta de elementos Causam enfraquecimento e permitem a penetra-ção de água

Acumulação de sujidade Facilita a deterioração e o crescimento biológico

HUMIDADE

Penetração da água através das juntas abertas Facilita a deterioração do interior

Page 49: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

37

PRESENÇA DE REVESTIMENTO

Pinturas Podem impedir as trocas de humidade com o exte-rior, causando bolhas ou delaminações

Tratamentos impermeabilizantes Podem impedir a humidade de deixar a alvenaria

Ausência de reboco Facilita a deterioração da alvenaria

ARGAMASSA DE ASSENTAMENTO

Estado das juntas As juntas abertas ou guarnecidas com uma arga-massa fracturada ou demasiado porosa permitem a penetração da humidade

Características da argamassa (cal, cimento) Podem ser inadequadas

PRESENÇA DE PEÇAS METÁLICAS

Ferrolhos de ferro ou aço Possibilidade de corrosão com fracturação de revestimentos e cantarias

Outras Anomalias

As pontes de alvenaria, normalmente em arco, têm uma rotura normalmente frágil, pelo que

importa detectar as anomalias na fase inicial. Ao percorrer a obra, o inspector deverá ter em

atenção a existência de:

Fendas, atravessando os blocos de pedra ou a argamassa das juntas entre eles. O relatório de

inspecção deve relatar a sua posição e orientação (vertical, horizontal ou diagonal, paralela ou

normal ao eixo do arco), comprimento e abertura. Para melhor averiguar a sua evolução,

podem ser deixadas na ponte marcas com o actual comprimento das fendas. As fissuras pode-

rão traduzir zonas com excesso de compressão. Quando ocorrem na diagonal na face inferior

das abóbadas, indicam assentamentos de fundações.

Distorção do alinhamento vertical ou horizontal, usualmente indicando que houve um movi-

mento sem que necessariamente se tenham formado fendas devido à flexibilidade inerente à

estrutura devido à argamassa das juntas. No entanto, esta anomalia pode ter ocorrido durante

ou imediatamente após a construção, daí que seja necessário efectuar medições periódicas

que indiquem a taxa de deformação ao longo do tempo. O abatimento dos arcos traduz geral-

mente a existência de carregamentos excessivos.

Queda de Pedras, que indiciam uma separação entre a camada de alvenaria superficial e as

outras que estão por detrás desta. Esta situação deve ser reportada referindo-se a área afecta-

da e a profundidade da saliência formada.

Page 50: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

38

Perda de argamassa, evidenciada por juntas abertas entre os blocos de pedra. Deve ser

medida a profundidade das juntas sem argamassa bem como esquematizada a sua extensão.

Devem ser procuradas aberturas de juntas especialmente na face inferior da abóbada com

desenvolvimento longitudinal, pois indicam uma tendência de abertura dos tímpanos.

Superfícies erodidas, cuja área deve ser medida e esquematizada a sua localização.

A percolação de água através da alvenaria não é facilmente medida. No entanto pode fazer-

se uma apreciação qualitativa que distingue as superfícies que estão ligeiramente descolora-

das e húmidas ao toque, num primeiro nível, daquelas em que se nota a presença de gotas,

num segundo e, num terceiro nível, das que têm água a escorrer. Os relatórios sobre este

aspecto devem ainda fazer referência à ocorrência de chuvas recentes, para que se conclua se

a água tem origem natural ou outra proveniência.

Quantificação e Qualificação das Anomalias

Para que a extensão e severidade destes defeitos sejam devidamente compreendidas e as

medidas de intervenção hierarquizadas, deve ser utilizada uma escala estandardizada, referin-

do-se a sugerida pelo Department of Transport Bridge Inpection Guide (1983):

Extensão:

A. Sem significado

B. Pequena, não mais de 5%

C. Moderada, entre 5% e 20% de área total afectada

D. Grande, mais de 20%

Severidade:

1. Sem significado

2. Defeitos pequenos que não exigem medidas urgentes

3. Defeitos que devem ser tidos em consideração nas próximas campanhas de manuten-

ção

4. Defeitos muito severos, que devem ser imediatamente reportados ao engenheiro res-

ponsável e rapidamente reparados.

vi. Auxiliares de Inspecção

Para tirar o máximo partido possível da inspecção visual, esta deve ser complementada com o

uso de uma série de instrumentos que, sendo muito pouco intrusivos e de uso bastante sim-

ples, permitem abrir um caminho para posterior pesquisa e, em alguns acasos, chegar imedia-

tamente a um diagnóstico. Apresentam-se de seguida diversos auxiliares de inspecção que

poderão ser úteis nesta fase da avaliação da estrutura, bem como a sua utilização [22].

Page 51: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

39

DESIGNAÇÃO UTILIZAÇÃO

Martelo geólogo

− Avaliação expedita da compacidade, da resistência e do estado da argamassa ou da pedra

− Execução de pequenas cavidades para determinação da profundidade de carbonatação da argamassa através da reacção da fenolftaleína

− Recolha de amostras de pedra ou argamassa

− Detecção expedita, por percussão, de vazios e dela-minações, etc

Pequeno berbequim recarregável com con-cha ou tubo para recolha de pó

− Recolha de pó de argamassa para ensaio laboratorial de avaliação do teor de cloretos ou outros sais

Solução de fenolftaleína em aerossol − Determinação da profundidade de carbonatação da cal

Comparador visual de fissuras − Medição rápida da largura de fissuras, por comparação

Fissurómetro − Monitorização simples e relativamente rigorosa de fissuras

Medidor de humidade

− Detecção da humidade

− Levantamento expedito da distribuição do teor de humidade

Fita métrica ou distanciómetro − Execução de medições e levantamento expeditos

Decímetro, duplo decímetro ou pequena escala

− Medição de pormenores

− Obtenção de fotografias com escala

Sacos para recolha de amostras − Recolha de pequenas amostras (pedras, pó de arga-massa)

Lupa para fissuras com escala decimilimé-trica

− Observação e medição mais rigorosa de fissuras e outros pormenores

Lanterna eléctrica, gambiarra − Iluminação do local e dos elementos a inspeccionar

Espelho com aste − Inspecção de zonas de difícil acesso

Bloco rígido e impresso para relatório de visita à obra

− Recolha sistemática em obra da informação básica relevante

Máquina fotográfica − Obtenção de fotografias

Setas e números − Identificação fotográfica de pormenores

Canivete suíço − Ferramenta útil, em obra, para vários propósitos

Etiquetas autocolantes − Identificação de amostras

Nível de pedreiro − Detecção expedita de desníveis e inclinações

Fio de prumo − Detecção expedita de desaprumos

Trincha, escova de cerda, escova metálica, vassourinha

− Limpeza das superfícies a inspeccionar, remoção localizada de detritos ou revestimentos

Page 52: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

40

4.3 Ensaios

É da maior importância que a avaliação do estado da ponte seja o mais fidedigna possível, pois

só dessa forma se poderá proceder a uma intervenção de reabilitação de qualidade. Neste

seguimento, a realização de ensaios para além da inspecção visual é uma ferramenta impres-

cindível à elaboração de uma correcta avaliação e de um bom trabalho.

Num eficaz planeamento da inspecção devem ser escolhidas as amostras de alvenaria a obter,

bem como os ensaios a realizar nessas amostras em laboratório, ou in situ. Com os resultados

desses ensaios é elaborado um relatório.

A recolha destas amostras deverá respeitar alguns critérios, nomeadamente o da mínima per-

turbação na estrutura. Regra geral, lida-se com construções de elevada importância histórica,

pelo que os ensaios a realizar devem ser preferencialmente não intrusivos, realizados nos

locais da estrutura mais estáveis e em número não muito elevado. Além disso, é importante ter

em conta os custos elevados que estes ensaios podem acarretar, bem como a sua interferên-

cia com a normal utilização da ponte.

4.3.1 Caracterização Topográfica

Para efectuar a verificação da segurança da estrutura de alvenaria é importante ter por base

um modelo da ponte. Esse modelo pode ser conseguido à custa de um levantamento topográ-

fico tradicional ou de um levantamento fotogramétrico.

A fotogrametria é um método de levantamento baseado na observação do mesmo objecto de

dois ou três ângulos diferentes, possibilitando a reconstituição de uma imagem espacial a partir

de imagens bidimensionais.

Nesta técnica, um sistema informático especialmente concebido permite, a partir de fotografias,

a reconstituição da geometria de monumentos históricos ou de fachadas trabalhadas.

A referenciação exacta das áreas fotografadas é conseguida através da determinação das

coordenadas xyz de alguns pontos, por processos topográficos correntes.

As fotografias das partes cujo levantamento se pretende realizar são tiradas por meio de uma

câmara fotográfica de precisão. Os pontos coordenados são obtidos por meio de um taqueó-

metro equipado com um distanciómetro laser que permite a obtenção de qualquer ponto pres-

cindindo da colocação da respectiva marca no local (Figura 4.2). A restituição é feita posterior-

mente em gabinete, utilizando um computador dotado de software apropriado (Figura 4.3).

Page 53: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

41

Figura 4.2 | Estação Tota [10]l

Figura 4.3 | Equipamento de processamento em gabinete[10]l

A fotogrametria permite concretamente, com o auxílio de pares de fotografias convergentes,

restituir em “AutoCAD” desenhos e alçados das fachadas.

Utilizando esta técnica, é possível executar levantamentos de pontes de alvenaria, por serem

mais rápidos que os levantamentos tradicionais e poderem apresentar o grau de rigor mais

adequado aos objectivos de cada estudo e de cada fase do seu desenvolvimento.

Além de uma economia de tempo relativamente aos levantamentos tradicionais efectuados

manualmente, a fotogrametria permite realizar desenhos, a escalas variáveis consoante as

necessidades, fornecer informações importantes de ordem histórica ou arqueológica, bem

como referenciar as patologias apresentadas pelos elementos levantados.

A precisão do software de fotogrametria depende da escala de representação gráfica pretendi-

da. Por exemplo, um desenho à escala 1/50 poderá apresentar um erro da ordem dos 2 cm.

4.3.2 Medições

i. Medição de Deslocamentos

O alongâmetro é um dispositivo mecânico que se utiliza para medir com precisão pequenos

deslocamentos de juntas e fissuras (Figura 4.4). Este instrumento é capaz de medir as distân-

cias entre os pontos definidos por cada par de bases circulares metálicas com diâmetro de 5

mm. Após selecção e marcação dos locais onde serão realizadas as medições, são previamen-

te colocados, simetricamente, pares de bases metálicas especialmente concebidas, com 5 mm

de diâmetro, coladas ao elemento em estudo.

A análise das leituras ao longo do tempo permite ter uma ideia da tendência do movimento

para um agravamento, para uma estabilização, para uma recuperação ou para uma variação

cíclica. Permitirá eventualmente estabelecer relações de causa-efeito com acções ou ocorrên-

cias a que a construção esteja sujeita.

Page 54: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

42

Figura 4.4 | Alongâmetro mecânico [10]l

ii. Medição de Inclinações

Dentre as várias medições que é possível fazer, tem particular interesse a quantificação dos

desvios angulares apresentados pela estrutura em diversos pontos. O princípio utilizado é o do

transdutor electrolítico, que converte alterações da posição angular em variações de resistência

eléctrica.

A posição angular é medida em relação ao vector vertical da gravidade. As leituras são feitas

sob a forma de variações de voltagem, através duma unidade que alimenta o próprio transdutor

electrolítico.

Para a realização da leitura, são previamente fixadas, nos locais de medida seleccionados,

bases de leitura constituídas por placas de cerâmica ou metal, com cerca de 15 cm de diâme-

tro, dotadas de esperas convenientemente dispostas (Figura 4.5).

A unidade que contém o transdutor electrolítico é então posicionada sobre as esperas. A medi-

ção da inclinação é feita directamente no quadrante digital do módulo de leitura, após estabili-

zação (Figura 4.6).

A unidade que contém o transdutor está concebida de tal forma que permite a medição da

inclinação, tanto em superfícies verticais como horizontais, com uma amplitude de mais ou

menos 5 graus a partir da vertical.

Em superfícies horizontais, a leitura pode ser feita em duas direcções ortogonais.

Page 55: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

43

Figura 4.5 | Base de leitura inclinométrica. 1 – orientação

das medições de inclinações; 2- esperas de montagem

do inclinómetro [10]l

Figura 4.6 | Inclinómetro montado no bordo duma laje em

consola vendo-se também o módulo de leitura [10]l.

Tem particular interesse não só a quantificação dos desvios angulares apresentados pela

estrutura ou pelo terreno em diversos pontos ou secções mas também o acompanhamento,

quando necessário, da sua evolução ao longo do tempo.

O inclinómetro in situ é concebido para medir com rigor os movimentos horizontais de estrutu-

ras ou do terreno, prestando-se particularmente à recolha automática de dados.

Para tal, sela-se num furo previamente executado no terreno ou fixa-se à estrutura um tubo de

plástico ou de alumínio, onde é enfiado um conjunto de módulos sensores ligados uns aos

outros (Figura 4.7).

Fazendo leituras sucessivas, podem determinar-se com rigor a profundidade e o valor dos des-

locamentos sob a superfície.

As leituras podem ser feitas à boca do furo, ligando o topo da cadeia a uma interface portátil e

um interrogador. Em alternativa, podem ligar-se um ou mais cadeias de sensores a um data

logger. A comunicação com o logger pode ser conseguida usando um interrogador a partir dum

PC localizado em gabinete, via modem.

Page 56: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

44

Figura 4.7 | Inclinómetro in situ [10]l

4.3.3 Ensaios mais Correntes

i. Ensaios de Carga Estáticos

É um método utilizado na verificação do comportamento da estrutura em termos de utilização,

permitindo medir deslocamentos verticais, assentamentos e rotações nos apoios e verificar se

ocorrem novas fendas durante a duração do ensaio. Nas pontes de alvenaria estes desloca-

mentos serão sempre muito inferiores aos das pontes de betão, mas ainda assim pode forne-

cer resultados importantes.

Para a realização deste ensaio é necessário dispor de um sistema de carga (nas pontes é

comum utilizarem-se camiões como se pode ver na Figura 4.8) e de um sistema de leitura, que

permita a correcta interpretação dos resultados do ensaio de carga (alongâmetros, inclinóme-

tros, medidor de fissuras, etc.)

O ensaio de carga consiste, basicamente, em aplicar uma carga à estrutura e verificar como é

que evoluem as deformações e a abertura de fendas na presença dessa carga. Por isso mes-

mo, é indispensável avaliar a estrutura antes do ensaio, marcando nomeadamente as fendas

existentes bem como a sua abertura para verificar possíveis alterações introduzidas pelo car-

regamento. O carregamento é feito por fases, para permitir o acompanhamento da evolução

das deformações e garantir a segurança, sendo o incremento de carga desejavelmente unifor-

me. No fim de cada fase são feitas as leituras desejadas. A descarga da estrutura pode ser

feita por fases ou numa fase única até ser reposta a situação inicial.

Page 57: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

45

Figura 4.8 | Sistema de carga constituído por camiões

ii. Macacos Planos

O ensaio de macacos planos utiliza-se para determinar o estado de tensão e o módulo de elas-

ticidade, e avaliar as características de deformação das pontes de alvenaria. O ensaio baseia-

se na libertação do estado de tensão através da realização de um ou dois entalhes profundos

na parede, seguida da aplicação de cargas através de macacos planos inseridos previamente

nos entalhes. Como tal, é um método de ensaio que se baseia numa técnica intrusiva para a

estrutura.

A determinação do estado de tensão é feita à custa da variação do estado de tensão no ponto

da estrutura que resultou do corte perpendicular á superfície realizado com a máquina de corte

(Figura 4.9). A libertação da tensão causa o fecho do corte, que pode ser quantificado pela

medição da convergência entre pares de pontos dispostos simetricamente em relação ao corte.

Posteriormente, é inserido um macaco plano no corte, e a pressão é gradualmente aumentada

até que tenha sido eliminada a convergência medida anteriormente (Figura 4.10). Os macacos

planos podem ser deixados na alvenaria durante o tempo que se desejar, funcionando como

células de carga que acompanham a evolução da estrutura durante um período de observação.

Figura 4.9 | Macaco plano semi-circular introduzido num

entalhe previamente executado numa abóbada[10]l

Figura 4.10 | Medição das deformações da alvenaria

durante a determinação do estado de tensão[10]l

iii. Impacto-eco

A técnica do impacto-eco consiste num impacto mecânico na superfície da estrutura que pro-

duz uma perturbação elástica que se propaga através dos elementos sob a forma de ondas de

Page 58: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

46

Rayleigh (ondas R), ondas de compressão (ondas P) e ondas de corte (ondas S).

As ondas P propagam-se no material sob a forma de ondas esféricas sendo reflectodas pelos

contornos do elemento em estudo e pelas descontinuidades existentes no seu interior. Após

cada impacto os resultados do processamento efectuado são mostrados no monitor do compu-

tador.

A aplicação mais simples da técnica impacto-eco é a determinação de espessuras, podendo-se

medir valores até 2m. A sua principal aplicação é, porém, a detecção de defeitos importantes

em elementos estruturais, com a determinação e levantamento de zonas delaminadas em tabu-

leiros de pontes, a detecção e localização de descontinuidades, como por exemplo enchimento

deficiente de bainhas de cabos, o que torna esta técnica útil no controlo de qualidade dos tra-

balhos de reparação.

Utilizando dois tradutores o equipamento permite ainda a medição de profundidade de fissuras.

iv. Termografia

É uma técnica não destrutiva de detecção e caracterização. Baseia-se no princípio segundo o

qual os diferentes materiais reagem de forma diferente às solicitações térmicas provenientes

do exterior e todos emitem radiação térmica sendo possível visualizar e registar os diferentes

graus de emissão na faixa do infravermelho. Assim, com esta técnica, torna-se possível fazer

um levantamento rigoroso de vários pormenores de construção do elemento observado.

Para a realização do ensaio, a parede é previamente aquecida utilizando projectores de luz ou

a própria radiação solar. O equipamento de processamento de imagem permite o posterior

tratamento dos termogramas em computador, e a escolha de gamas de temperatura mais

estreita para salientar aspectos de pormenor que possam ter interesse.

Figura 4.11 | Parede de um edifício pombalino observada termograficamente. Pode distinguir-se a estrutura de madei-

ra[10]l

v. Impulsos Mecânicos

O objectivo deste ensaio é detectar defeitos ou vazios em elementos de alvenaria, ou avaliar a

sua uniformidade através de impulsos produzidos por percussão de um martelo instrumentado.

Para além do martelo, há um acelerómetro receptor e um dispositivo que regista o impulso

inicial e a onda recebida (Figura 4.12). A massa do martelo determina a energia do impulso

inicial conseguindo-se um impulso mais consistente batendo numa placa de aço previamente

Page 59: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

47

colada no ponto de impacto.

Medindo o tempo de propagação da onda é possível, conhecida a espessura do elemento,

determinar velocidade de propagação, que permite aferir as características dos materiais cons-

tituintes da secção.

Figura 4.12 | Equipamento para a determinação da velocidade de impulsos mecânicos [10]l

vi. Ensaio de Karsten

Trata-se de uma técnica muito simples, destinada a avaliar a porosidade superficial duma alve-

naria.

De material apenas se necessita de um tubo de plástico (designado por tubo de Karsten). A

superfície do bordo do tubo que irá ficar em contacto com a parede é coberta com mástique e

pressionada contra a superfície. Após o endurecimento do mástique, o tubo é cheio de água

até ao seu nível máximo. O abaixamento do nível de água é medido aos 5, 10 e 15 min.

Figura 4.13 | Tubo de Karsten[10]l

vii. Ensaios Ultra-sónicos

Os ensaios ultrassónicos para a caracterização de alvenarias baseiam-se na técnica dos

ultrassons, mas utilizam frequências mais baixas, com maior energia e menor atenuação.

1 – Parede de alvenaria 2 – Acelerómetro 3 – Unidade de potência 4 – Registador digital transiente 5 – Martelo 6 - PC

Page 60: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

48

Neste ensaio, determinam-se as características elásticas da alvenaria. É efectuado aplicando

um impulso num determinado ponto da alvenaria e medindo o sinal recebido no ponto exacta-

mente oposto, avaliando a velocidade de propagação na estrutura.

No ensaio de baixa frequência produz-se uma onda de baixa frequência e considerável energia

e capacidade de penetração, podendo-se ensaiar elementos de alvenaria em condições muito

deficientes ou nos casos em que as espessuras envolvidas são muito grandes.

Quando os transdutores normais não podem ser utilizados faz-se um ensaio no interior de

furos, em que dois transdutores em agulha são inseridos em furos previamente praticados na

alvenaria (Figura 4.15).

Figura 4.14 | Equipamento para ensaio ultra-sónico

[10]l

Figura 4.15 | Disposição de ensaio sónico no interior de furos

[10]l

viii. Arrancamento de uma Hélice

O método de arrancamento da hélice é utilizado para determinar in situ a resistência duma

argamassa de assentamento ou de refechamento de juntas de alvenaria. Pode ser utilizada em

obra, tanto para efeitos de controlo de qualidade como de diagnóstico.

Escolhidos os pontos de ensaio, executam-se em cada um furos com cerca de 4,5 mm (tama-

nho da broca do berbequim) a meio da espessura da argamassa. Crava-se em cada furo a

hélice de fixação (Figura 4.16). Depois de colocar a peça de arrancamento, monta-se o disposi-

tivo de arrancamento, que tracciona a hélice de fixação, provocando a rotura por corte da

argamassa e registando a respectiva força máxima (Figura 4.17).

Figura 4.16 | Instalação da hélice de fixação com o acessório de cravação. [10]l

1 – Furo piloto 2 – Hélice 3 – Ferramenta de cravação 4 - Martelo

Page 61: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

49

Figura 4.17 | Ensaio de arrancamento da hélice. [10]l

ix. Sondagens e Prospecções Geotécnicas

Como já foi realçado várias vezes, as sondagens e prospecções geotécnicas são fundamentais

à boa concepção de um projecto de reforço. Podem ser executadas a partir do tabuleiro da

ponte com o intuito de caracterizar, para além do terreno de fundação, o material e enchimento

dos tímpanos, os pilares e as próprias fundações.

Sondagens com Trado Oco

A realização das sondagens com trado oco (Figura 4.18) envolve as seguintes tarefas:

1. Estabelecimento do plano de sondagens.

2. Posicionamento do equipamento de furação (Figura 4.19) no local de sondagem pre-

viamente definido.

3. Furação até atingir a profundidade do primeiro ensaio de caracterização in situ

4. Colheita de uma amostra representativa do solo correspondente ao trecho atravessado

que é acondicionada em saco de plástico, fechado e etiquetado.

5. Execução do ensaio in situ

6. Retoma da furação, repetindo os passos anteriores até atingir a profundidade estabele-

cida, cumprir os critérios de ultimação da sondagem ou esgotar a capacidade do equi-

pamento.

7. Protecção da boca do furo com uma placa de pedra, betão ou metal ou preparar uma

caixa de visita se a sondagem for instrumentada.

8. Sinalização com uma estaca identificada com o número de sondagem o respectivo

local de execução.

1 – Furo piloto 2 – Unidade de ensaio 3 – Força de tracção

Page 62: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

50

Figura 4.18 | Trado oco [10]l

Figura 4.19 | Equipamento de furação diesel-hidráulico

[10]l

Ensaios de Penetração Dinâmica SPT (standard penetration test)

Envolve as seguintes tarefas:

a) Estabelecimento do critério de espaçamento dos ensaios ao longo da sondagem,

sendo frequentes espaçamentos de 1,5 m e de 1 m.

b) Início da furação até à profundidade prevista para execução do primeiro ensaio.

c) Preparação do furo procedendo à sua limpeza.

d) Introdução do amostrador e trem de varas, através do trado oco, até atingir o terreno

da ponta do trado. As amostras são recolhidas utilizando um amostrador do tipo Terza-

ghi ().

e) Realização do ensaio SPT.

f) Após a realização do ensaio, extraem-se o trem de varas e o amostrador.

g) A amostra conseguida é seccionada para selecção de testemunho com 7 a 10 cm de

comprimento, representativo da amostra, que é acondicionado em copo de plástico

com tampa, para evitar a secagem do testemunho, devidamente etiquetado.

h) O resultado do ensaio SPT é anotado na parte diária da sondagem, devendo constar

o valor de cada fase do ensaio.

Figura 4.20 | Amostrador do tipo Terzaghi [10]l

1 – Barra de união 2 – Cilindro de divisão 3 – União 4 - Respirador

Page 63: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

51

Capítulo 5

5 Técnicas de Reforço

5.1 Introdução

Para as obras de arte em alvenaria, a manutenção de rotina é uma acção necessária e que se

deve inscrever na política de monitorização da ponte. Estas pequenas e regulares interven-

ções, que necessitam de poucos recursos ao nível de materiais e trabalho, evitam recorrer tão

frequentemente a operações pontuais muito especializadas ou a reparações pesadas e onero-

sas.

No entanto, ou porque não foi definida uma estratégia eficaz para a manutenção da ponte, ou

porque o seu uso assim o determinou, é por vezes necessário proceder a uma manutenção

especializada e à reparação da estrutura.

Todas as intervenções exigem a presença de uma empresa especializada naquela área e, para

serem levadas a cabo, requerem um estudo precedente destinado a detectar as anomalias

presentes, bem como as causas que estiveram na sua origem. Uma vez assumida a necessi-

dade de intervir, há que definir claramente a natureza dos trabalhos e o método de reparação

mais eficaz para o caso em questão. Cada ponte de alvenaria é única e, como tal, poderão ter

de ser feitos alguns ajustes à técnica a utilizar, de forma a obter os melhores resultados para

aquele caso específico.

Para melhor estruturar este tema, focam-se as diferentes partes da infraestrutura e da superes-

trutura e os métodos mais comummente utilizados na sua reparação e reforço. Algumas técni-

cas não são específicas para determinado elemento, pelo que se abordam mais do que uma

vez; quando repetidas, procuram-se realçar apenas os aspectos mais característicos para

aquela situação.

Page 64: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

52

5.2 Infraestrutura

5.2.1 Fundações

Este tipo de intervenção é feito fundamentalmente em pontes que apresentem assentamentos

nos seus pilares ou encontros, dada a reduzida capacidade dos solos para suportar as cargas

da estrutura. Pode ainda dar-se o caso de ser necessário proceder ao reforço de fundações por

estas apresentarem descalçamentos relevantes, problemas de erosão ou infra-escavação

devido ao regime de escoamento dos rios, alterações no seu leito, deterioração ou ausência de

protecção das fundações e alteração dos próprios materiais que as constituem. As técnicas de

consolidação e reforço de fundações aplicam-se no sentido de as dotar de uma maior resistên-

cia, eliminar assentamentos e de as proteger contra fenómenos de erosão e infra-escavação.

Qualquer que seja a medida de reforço levada a cabo, se tem origem numa rotura do solo,

deve ser acautelada numa prospecção geotécnica; efectuar um reforço sem perceber as cau-

sas das anomalias e sem caracterizar as condições a jusante é na maioria dos casos pouco

económico e mal sucedido. As intervenções mais comuns ao nível das fundações são:

− Injecção de calda de cimento ou resinas

− Preenchimento de zonas infraescavadas

− Introdução de microestacas

− Recalçamento de fundações

− Reforço com vigas de betão no embasamento dos muros

i. Recalçamento

O objectivo do método é transferir a carga existente (ou adicional) para um terreno com melho-

res características. A técnica base de recalçamento consiste em escavar o terreno sobre o qual

assenta a fundação, colocando no seu lugar um material mais resistente, sendo a execução

efectuada faseadamente, como se pode ver na Figura 5.1. Uma variação mais sofisticada do

método envolve o recalçamento das fundações com betão e a execução de vigas de fundação

a ligar os vários maciços. Pode ainda optar-se por construir estacas com grande capacidade de

carga ao lado da obra, sendo estas estacas posteriormente ligadas à estrutura através de

maciços próprios de transferência de carga (Figura 5.2).

O recalçamento de fundações lida com alguns inconvenientes, entre os quais se destaca a

descompressão na estrutura antiga aquando a execução da vala. Caso existam níveis freáticos

na zona de trabalho, o recalçamento fica dificultado e envolve algum perigo para os trabalhado-

res envolvidos. Por fim, como facilmente se depreende, este método só atinge bons resultados

nos casos em que os estratos de fundação que se pretendem atingir estejam suficientemente

próximos das fundações primárias. Caso o recalçamento envolva a construção de estacas,

deve-se acrescentar como dificuldade o manuseamento de todo o material necessário à sua

execução sem a introdução de maiores danos na estrutura.

Page 65: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

53

Figura 5.1 | Recalçamento de fundações Figura 5.2 | Introdução de estacas e de uma viga de

encabeçamento

ii. Injecção

O tratamento de fundações por injecção é um trabalho muito especializado e exige uma perita-

gem geotécnica para que possa ser correctamente levado a cabo. Embora o objectivo final

destes trabalhos seja sempre o reforço das fundações, a injecção pode dar-se a dois níveis

diferentes: injecção do solo envolvente da fundação ou da própria alvenaria de pedra.

A injecção menos destrutiva visa tornar a alvenaria mais impermeável e actua compactando-a

e reduzindo a circulação de água no interior das fundações. Envolve a ocupação dos espaços

vazios do material de enchimento, sem mexer na sua estrutura. É determinante que se proceda

ao confinamento das fundações antes da injecção, de modo a que a calda não saia por entre

as juntas (Figura 5.3).

Pode optar-se por uma injecção a maior pressão e com uma calda cimentícia mais grossa, que

promova o deslocamento do material no interior em vez de se limitar a preencher os vazios. O

resultado é um interior de fundações mais compacto e forte.

Igualmente utilizada é a consolidação dos solos através da sua injecção, viável apenas para

solos razoavelmente permeáveis (Figura 5.4). É uma técnica de compactação de solos, não

actuando portanto directamente ao nível da fundação. Ao compactar o solo torna-o mais resis-

tente e, reduzindo os vazios, reduz também a circulação de água, diminuindo a erosão das

fundações. O jet grouting é uma técnica utilizada na compactação de solos e consiste na inser-

ção de uma calda cimentícia em colunas verticais erodidas no solo à custa de um jacto de água

e ar a alta pressão.

Mais à frente desenvolve-se de forma mais rigorosa a técnica de injecção, aplicada à superes-

trutura.

Page 66: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

Figura 5.3 | Confinamento e injecção da fundação

iii. Preenchimento de Zonas I

Entende-se por infraescavação o fenómeno de erosão localizada junto aos pilares de pontes,

podendo, em última instância, ser responsável pelo descalçamento das sapatas. A alteração do

leito dos rios devido à velocidade do escoamento e intensidade da tur

quência em muitos casos a perda de material junto aos pilares tornando

ao embate de material arrastado pela corrente e enfraquecendo a sua ligação ao terreno que

os suporta (Figura 5.5 e Figura 5

acção de erosão actua sobre a própria fundação, podendo resultar em cavidades na alvenaria.

Dependentemente do estádio de desenv

as medias que se podem tomar. No entanto, no contexto da reabilitação, sempre que se tenha

de proceder a uma protecção dos pilares constatam

ao pilar, pelo que a primeira intervenção é regra geral complementada com medidas correct

vas ao nível do leito do rio.

54

| Confinamento e injecção da fundação

Figura 5.4 | Injecção de calda de cimento no solo

para consolidação do terreno

de Zonas Infra-escavadas

se por infraescavação o fenómeno de erosão localizada junto aos pilares de pontes,

podendo, em última instância, ser responsável pelo descalçamento das sapatas. A alteração do

leito dos rios devido à velocidade do escoamento e intensidade da turbulência tem com cons

quência em muitos casos a perda de material junto aos pilares tornando-os mais susceptíveis

ao embate de material arrastado pela corrente e enfraquecendo a sua ligação ao terreno que

5.6). Uma vez a descoberto a infraestrutura, a continuidade da

acção de erosão actua sobre a própria fundação, podendo resultar em cavidades na alvenaria.

Dependentemente do estádio de desenvolvimento em que se encontra a erosão são distintas

as medias que se podem tomar. No entanto, no contexto da reabilitação, sempre que se tenha

de proceder a uma protecção dos pilares constatam-se também alterações no leito do rio junto

primeira intervenção é regra geral complementada com medidas correct

| Injecção de calda de cimento no solo

para consolidação do terreno

se por infraescavação o fenómeno de erosão localizada junto aos pilares de pontes,

podendo, em última instância, ser responsável pelo descalçamento das sapatas. A alteração do

bulência tem com conse-

os mais susceptíveis

ao embate de material arrastado pela corrente e enfraquecendo a sua ligação ao terreno que

. Uma vez a descoberto a infraestrutura, a continuidade da

acção de erosão actua sobre a própria fundação, podendo resultar em cavidades na alvenaria.

olvimento em que se encontra a erosão são distintas

as medias que se podem tomar. No entanto, no contexto da reabilitação, sempre que se tenha

se também alterações no leito do rio junto

primeira intervenção é regra geral complementada com medidas correcti-

Page 67: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

55

Figura 5.5 | Erosão localizada junto de pilares de pontes

(adaptada de [15])

Figura 5.6 | Erosão localizada num pilar, ponte das Eiras

Quando há infraescavação na estrutura de alvenaria a solução mais comum passa por cons-

truir paredes de betão em redor da fundação, evitanto o contacto dos vórtices com a pedra.

Esta barreira é em alguns casos conseguida à custa de elementos metálicos.

Antes de dar início aos trabalhos de protecção das fundações é em alguns casos necessário

proceder à limpeza e dragagem do fundo do leito do rio em torno dos maciços de fundação.

Nesses casos, equipas de mergulhadores são responsabilizadas por levarem a cabo o corte e

a remoção de troncos e vegetação existente no fundo do rio nas imediações das fundações

dos pilares.

Os trabalhos de protecção são iniciados através do preenchimento com betão submerso da

cavidade de erosão. O betão

é depois colocado no exterior do pilar. Por fim, é comum colocar geotêxtil e enrocamento em

torno dos pilares, sendo que o prisma de enrocamento deverá ser projectado para resistir à

velocidade máxima do escoamento. Uma das formas de proceder à colocação do enrocamento

é lançando-o a partir de um batelão, ficando a colocação final das pedras para formar um pris-

ma ao cuidado da equipa de mergulhadores.

Esta técnica é desenvolvida com mais detalhe adiante quando se abordam as técnicas de tra-

tamento do leito dos rios.

Caso de Estudo: Ponte das Taipas sobre o Rio Ave

Intervenção de protecção e consolidação das fundações – Memória descritiva dos trabalhos a executar. Estradas de

Portugal 2008

A ponte das Taipas sobre o rio Ave é constituída por três abóbadas circulares de alvenaria de

pedra, com pilares centrais, muros de avenida e de ala formados igualmente de alvenaria de

pedra (Figura 5.7). Do resultado de uma inspecção sub-aquática para identificar o tipo de fun-

dações, constatou-se que estas eram constituídas por um patamar de betão pobre envolvendo

uma estrutura tridimensional de peças de madeira, que por sua vez recebe um maciço de

Page 68: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

56

encabeçamento de estacas de madeira (Figura 5.8).

Figura 5.7 | Ponte das Taipas sobre o Rio Ave

Figura 5.8 | Características da fundação do pilar

As principais patologias desta ponte são ao nível das fundações, manifestando-se a erosão

pela ausência de betão, apresentando em certos casos estacas de madeira à vista (Figura 5.9).

Os principais objectivos da intervenção de reparação são:

− Limpeza dos detritos existentes junto aos pilares, incluindo troncos de madeira, árvo-

res, etc;

− Limpeza prévia das zonas a reparar juntamente com a retirada do material desagrega-

do dos pilares, o que exige recorrer a mergulhadores;

− Consolidação e protecção dos maciços de fundação dos pilares que apresentam sinais

evidentes de deterioração.

A solução de consolidação das fundações incorporou os seguintes trabalhos:

− Execução de inspecção sub-aquática para definir com exactidão as cavidades existen-

tes, assim como o estado de conservação dos elementos imersos, designadamente as

estacas de madeira.

− Execução das chapas de cofragem e respectiva pintura adequada ao ambiente suba-

quático, tendo por base os resultados da inspecção, necessárias ao preenchimento das

cavidades existentes.

− Cravação da chapa, de forma a servir de cofragem perdida nas zonas a intervencionar

dos pilares.

− Colocação de betão submerso a partir da base das cavidades, a pressão controlada,

de modo a preenche-las na sua totalidade. Na sua colocação houve especial cuidado,

de forma a não instabilizar os pilares e envolveu a injecção de caldas cimentícias, com

baixa retracção, de forma a garantir uma boa ligação à estrutura existente.

− Consolidação dos terrenos de fundação e incremento da capacidade portante através

da injecção de caldas.

Page 69: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

57

− Refechamento das juntas de alvenaria dos elementos intervencionados utilizando

argamassas não retrácteis de alta resistência.

Figura 5.9 | (a) cavidade onde os elementos de madeira estão completamente expostos evidenciando mau estado de

conservação. Observa-se um pilar vertical deslocado da posição inicial. (b) falta generalizada da argamassa de reves-

timento do maciço de fundação (c) cavidade com 0,3m de altura e 0,3 m de profundidade; (d) a argamassa e o betão

pobre já se destacaram estando as vigas de madeira expostas em toda a secção do encontro.

iv. Microestacas

Podem ser utilizadas como técnica de reforço de fundações, limitando assentamentos ou per-

mitindo que a estrutura passe a conseguir suportar cargas mais elevadas.

As microestacas consistem em tubos metálicos de pequeno diâmetro inseridos em furos sendo

depois injectados com calda de cimento, e asseguram uma ligação directa entre a estrutura

existente e um terreno com condições adequadas para suportar as cargas que dela advêm. A

sua utilização em estruturas de alvenaria está intimamente ligada ao facto de serem um méto-

do versátil, de fácil aplicação e pouco intrusivo. Colocadas com um espaçamento reduzido

entre elas, podem adicionalmente funcionar como meio de compactação dos solos.

Os diâmetros das microestacas podem variar entre os 75mm e os 300mm, diâmetros relativa-

mente reduzidos para a grande capacidade de carga que possuem por estarem confinadas

pelo solo envolvente. A sua execução não é limitada a nenhum tipo de terreno específico,

envolvendo uma extracção mínima de solo. Desta forma garante-se a estabilidade da constru-

ção que, em paralelo com a ausência de vibrações, faz deste um método expedito para estrutu-

ras débeis.

As microestacas podem trabalhar à compressão e à tracção, transmitindo as cargas ao terreno

de fundação essencialmente por atrito lateral, embora também tenham uma pequena parcela

de resistência de ponta. A resistência à tracção é assegurada pelas armaduras incorporadas,

varões e um tubo de aço, envolvidos por calda de cimento. Essa calda, para além de proteger

as armaduras, contribui ainda para a resistência à compressão.

Realça-se o facto de não haver necessidade de maciços de encabeçamento volumosos como

no caso das estacas tradicionais, uma vez que a ancoragem à estrutura se consegue com a

Page 70: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

58

própria furação e a potencial aderência entre a microestaca e a estrutura existente.

Também revelam vantagens ao nível do equipamento utilizado na sua construção, mais ligeiro

e silencioso, permitindo trabalhos em zonas de difícil acesso e estaleiros mais pequenos. Dada

a execução das microestacas ser feita por máquinas de pequeno porte assentes no tabuleiro

existente, esta tecnologia elimina os condicionalismos adicionais que as soluções convencio-

nais acarretam, devido à necessidade de executar trabalhos ao nível da água, tendo de deslo-

car para aí máquinas e exigindo muitas vezes o desvio do curso de água.

Caso de Estudo: Ponte Sobre a Ribeira de Sor Prado, Rubens; Vaz, Nuno e Faísca, João. OPCA S.A., Lisboa [20]

Esta ponte, construída em 1823, é formada por três arcos principais em alvenaria de tijolo

maciço e por mais cinco arcos secundários, em alvenaria de pedra solta, perfazendo um total

de 170m de extensão (Figura 5.10).

Figura 5.10 | Alçado longitudinal da ponte de Sor

A ponte existente apresentava algumas deficiências estruturais nos arcos, verificando-se a falta

de argamassa de recobrimento na maior parte da sua extensão. A circulação rodoviária e

pedonal estava completamente saturada, necessitando de uma urgente recuperação da estru-

tura existente, bem como de alargamento do seu tabuleiro

Com a empreitada, pretendia-se a beneficiação da ponte de forma a não haver agravamento

de tensões na estrutura e na sua fundação, tendo em conta as novas sobrecargas rodoviárias

ditadas pela circulação da frota actual. Para atender às novas exigências de circulação, era

igualmente pretendido o alargamento do tabuleiro de 5.675m para 11.60m e a correcção dos

acessos imediatos.

O estudo geológico-geotécnico efectuado detectou que as sapatas de fundação, bem como o

solo superficial em que estas estavam apoiadas, não tinham capacidade resistente suficiente

para as novas condições impostas pelas sobrecargas do novo projecto.

De forma a garantir condições ideais para a fundação da obra de arte, foi proposta a execução

de microestacas selectivamente multi-injectadas para reforço dos hasteais dos arcos existentes

e dos encontros. Foram projectadas 18 microestacas nos apoios intermédios e 9 microestacas

para os apoios extremos, num total de 54 unidades (Figura 5.12).

Estas microestacas, com capacidade resistente de 800kN e 150 mm de diâmetro, são consti-

tuídas por tubos de aço de alta resistência e reforçadas com varões de alta resistência no seu

Page 71: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

59

interior, tendo sido dimensionadas para as cargas verticais e para cargas horizontais resultan-

tes da acção sísmica (Figura 5.13 e Figura 5.14).

As microestacas foram executadas por cima do tabuleiro existente, antes da escavação do

interior do arco, com equipamento de dimensões adequadas (Figura 5.11), apropriado à capa-

cidade resistente do tabuleiro original, e foram seladas no arco do tabuleiro a ser construído.

Figura 5.11 | Execução das microestacas na ponte sobre

a Ribeira do Sor

Figura 5.12 | Microestacas executadas num dos apoios

intermédios na ponte sobre a ribeira do Sor

Figura 5.13 | Secção das microestacas Figura 5.14 | Secção transversal com microestacas

Figura 5.15 | Planta com localização das microestacas

Page 72: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

60

v. Reforço com Vigas de Betão no Embasamento dos Muros

Utiliza-se este tipo de reforço quando a ponte se apresenta debilmente fundada; as suas sapa-

tas não atingem grande profundidade ou encontram-se erodidas e já não respondem às solici-

tações impostas como seria de esperar. Como resultado, a ponte pode apresentar movimentos

de rotação nos apoios. A execução de vigas de betão permite rigidificar os apoios e a estrutura

fica impedida de rodar.

Caso de Estudo: Pontão da Arriacha

Triede, Consultoria e Projecto de Engenharia Civil, S. A.; H-Tecnic 2009

Esta passagem hidráulica, situada no distrito de Portalegre, é constituída por alvenaria de gra-

nito e cantaria do mesmo material, aparelhada nas molduras do arco e dos muros testa (Figura

5.16). Apresenta um arco único, com vão livre de aproximadamente 4 m, do tipo abatido, com

0.60 m de flecha, descarregando sobre muros testa de altura mediana, de cerca de 2 m. Não

tem muros avenida, mas a contenção dos aterros é conseguida com muros ala de alvenaria de

pedra a ladear a linha de água. Para montante e jusante, existem muros de suporte de terras

onde a linha de água está encaixada.

Figura 5.16 | Pontão da Arriacha

Figura 5.17 | Via que passa em cima do pontão da Arriacha

Os guarda-corpos são de alvenaria rebocados e pintados e fechos de cantaria de granito.

O pavimento é do tipo betuminoso, supondo-se que tenha sofrido recargas sucessivas com

aumento significativo da espessura total sobre o arco (Figura 5.17). Tal hipótese baseia-se na

pequena altura livre disponibilizada pelo guarda-corpos, de aproximadamente 0,70 m.

Entre as anomalias detectadas, destaca-se a erosão acentuada dos embasamentos das funda-

ções dos muros ala, verificando-se certa degradação da cantaria, com juntas muito abertas,

perda dos elementos mais finos da cantaria e eventual descalçamento devido ao escoamento

das águas da ribeira, deficiente composição da argamassa de preenchimento das juntas e da

própria cantaria do embasamento.

Efectuou-se o reforço das fundações do Pontão da Arriacha por meio da colocação de ferrolhos

ø 25, Aço A500 fixados à rocha em pelo menos 0.60 m selados com resinas epoxídicas e exe-

Page 73: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

61

cução de cintagem em betão armado com o mínimo de 0.25*0.70 m da classe de resistência

C30/37, na extensão do arco e 5.00 m para montante e jusante do mesmo; nas figuras que se

seguem é possível atentar em vários pormenores da construção.

Figura 5.18 | Projecto de execução do reforço do Pontão da Arriacha. Planta de pormenor.

Figura 5.19 | Execução dos furos para a colo-

cação dos ferrolhos, Pontão da Arriacha

Figura 5.20 | Processo de colocação dos ferrolhos, Pontão da Arria-

cha

Page 74: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

62

Figura 5.21 | Execução da viga de embasamento, Pontão da Arriacha

Figura 5.22 | Pormenor da execução da

viga de embasamento, Pontão da Arriacha

Figura 5.23 | Viga de Embasamento, Pontão da Arriacha

Figura 5.24 | Pontão da Arriacha depois de concluídas as

vigas de embasamento

5.3 Superestrutra

5.3.1 Pilares

Muitas das técnicas de reforço dos pilares aqui descritas não são exclusivas dos pilares,

podendo ser utilizadas nomeadamente no reforço dos tímpanos. Numa primeira análise, sendo

necessário proceder ao reforço do pilar, é quase sempre indispensável efectuar o refechamen-

to das juntas, o qual não está associado a nenhum elemento em particular mas a toda a supe-

restrutura em geral.

i. Refechamento de Juntas

Descrição Geral do Método

Uma operação deste género, reabilitação de juntas de alvenaria, deve ser sempre combinada

Page 75: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

63

com uma campanha de reabilitação dos sistemas de drenagem e evacuação de águas, já que

uma das principais causas de degradação das argamassas é o deficiente encaminhamento da

água na estrutura. Porque se está a falar do material de ligação entre os blocos de pedra, é

essencial garantir a estabilidade da construção durante os trabalhos, principalmente na fase

que medeia a limpeza e o reenchimento das juntas. Dependentemente das alterações que as

juntas tenham sofrido, se é uma degradação química que afecta toda a argamassa ou uma

anomalia localizada em certos pontos, opta-se por remover parcialmente o material de enchi-

mento.

Processo de Execução

O tratamento manual das juntas compreende as seguintes operações:

− Saneamento das juntas. Com jacto de água, extrai-se a argamassa existente até uma

profundidade de 2 a 2,5 vezes a largura das juntas, que poderá variar entre 2 a 5 cm,

de modo a permitir uma boa ligação da argamassa de refechamento. O recurso a disco

de corte ou a ferramentas pneumáticas para saneamento das juntas será de todo a evi-

tar. A forma mais eficiente e económica de remover a argamassa antiga é por jacto de

água. O jacto de areia é mais abrasivo para a estrutura e tem o inconveniente de, no

final da limpeza, o leito do rio ficar cheio de areias resultantes da operação, que têm de

ser removidas. Este trabalho de preparação deve ser executado com bastante cuidado

já que há um grau elevado de material extraído da junta que faz ricochete. O jacto deve

estar a pelo menos 150 mm da junta e o operador suficientemente afastado e protegido

para não ser atingido pelos detritos.

− Previamente à aplicação da argamassa, as juntas serão lavadas com água a baixa

pressão (evitando assim a saturação dos materiais base) proporcionando a remoção

de detritos e sujidades, e ainda o humedecimento do suporte antes da sua aplicação.

− Aplicação da argamassa. Aquando da aplicação da argamassa de refechamento,

deverá ter-se o cuidado de proceder ao seu aperto, com o objectivo de regularizar a

junta e comprimir a argamassa aplicada. Para tal, deverá ser utilizada a ferramenta

adequada - colher de refechamento - e proceder ao acabamento da junta rebaixada.

Um refechamento das juntas com excesso de argamassa tende igualmente a deslocar-se do

suporte devido à existência de camadas finas de argamassa, pelo que terá maior tendência a

partir e a soltar-se do suporte, permitindo a entrada de água. O refechamento das juntas cor-

rectamente efectuado será de modo a que a argamassa fique recuada em relação à alvenaria,

em forma côncava, permitindo o seu confinamento e evitando a sua desagregação (Figura

5.25).

Page 76: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

64

(a)

(b)

Figura 5.25 | (a) Acabamento incorrecto da argamassa (infiltrações de água e destacamento da argamassa); (b) Aca-

bamento correcto (confinamento e concavidade da argamassa)

Frequentemente, o interior das juntas não é totalmente preenchido por argamassa, e tal facto

constitui um canal para a passagem de água do interior para o exterior, o que é favorável à

estrutura.

A argamassa de refechamento deverá ser uma argamassa bastarda, feita à base de cal e iner-

tes associados a rochas graníticas, permitindo acomodar os movimentos devido à dilatação e

compressão da alvenaria, mantendo a adesão ao elemento cerâmico.

ii. Injecções

Descrição Geral do Método

Esta técnica consiste essencialmente na injecção de caldas nos vazios do interior da estrutura

e nas fissuras e fendas existentes. Utiliza-se sempre que a estrutura se apresente incoerente,

com uma elevada distribuição de vazios no interior dos seus cofres ou em fissuras com abertu-

ras, em geral, superiores a 5mm e/ou em cavidades. Destinam-se a restabelecer a transmissão

dos esforços de compressão entre os elementos constituintes da alvenaria.

A técnica de injecção mais comum consiste em fornecer a calda sob pressão a partir de furos

realizados para o efeito, de tal forma que penetre na estrutura e preencha os vazios no interior

da ponte à medida que vai conturbando e reposicionando o material de enchimento. Os tubos

de injecção são inseridos e selados em furos, cuja localização e afastamento entre si devem

ser determinados com vista a obter um espalhamento satisfatório da calda. Como a calda só

pode ocupar o espaço no interior da estrutura se se expulsar a água e o ar existente no meio,

devem ser tomadas medidas que permitam a saída do ar e da água aquando a injecção. No

entanto, esta técnica só pode ser executada após a limpeza e refechamento das juntas de

alvenaria, de modo que os produtos da injecção não sejam expelidos por aí.

O ritmo dos trabalhos e a quantidade de material a injectar em cada ponto de injecção depende

da natureza e viscosidade da calda, do tamanho das fissuras, da permeabilidade do material

de enchimento e da pressão empregue. É necessário tomar cuidado para evitar o excesso de

pressão, pois pode causar sérias perturbações na estrutura.

Page 77: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

65

A injecção inicia-se normalmente pelo nível mais baixo e progride para cima e lateralmente de

forma sistemática. A injecção num determinado ponto é interrompida quando, para a pressão

escolhida, não é possível injectar mais calda pois já se injectou uma quantidade máxima de

calda pré-definida, ou quando esta começa a emergir em pontos adjacentes. Quando, num

furo, a injecção é recusada, sem haver indícios de transbordo nos furos adjacentes, deve con-

siderar-se a hipótese de executar um furo intermédio para assegurar um enchimento satisfató-

rio e completo. As fugas de calda em pontos de injecção adjacentes e através da estrutura,

assim como bolhas de ar e água, fornecem informações úteis sobre a forma como a calda se

está a espalhar no interior. As fugas devem ser detidas com a colocação de argamassa nas

juntas que se revelem deficientes.

A saída de água de uma estrutura que está a ser injectada deve ser controlada para evitar a

saída de finos do seu interior.

Completada a injecção, todos os tubos são removidos e os furos tapados, procurando deixar-

se a estrutura o mais parecida possível com a inicial.

Processo de Execução

1. Remoção de materiais soltos, abertura de juntas e seu saneamento.

2. Refechamento de juntas com argamassa à base de cal e areia, incluindo a colocação

de tubos em PVC para injecção de argamassas e caldas.

3. As fendas a injectar serão previamente seladas com argamassa pobre, deixando tubos

de injecção com diâmetros de cerca de 20 mm. Em seguida, as zonas a injectar serão

saturadas com água, progredindo-se de cima para baixo (Figura 5.26).

4. Fornecimento, confecção e injecção de argamassas e caldas à base de cal e areia, por

meio de equipamento apropriado.

Figura 5.26 | Fenda de um arco injectada e pormenor do tubo de PVC tamponado após injecção, Ponte do Pessegueiro

A injecção deverá começar pelos furos de baixo e ir progredindo para cima. Poderá ser realiza-

da por gravidade ou com meios mecânicos, sendo que as pressões verificadas durante a injec-

ção não excederão a pressão que a selagem superfícial pode suportar, nem atingirão valores

que possam danificar os elementos a injectar ou a restante estrutura. As pressões a utilizar

Page 78: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

66

devem portanto ser reduzidas (inferiores a 2-3 atm) e deverão utilizar-se meios mecânicos com

possibilidade de controlo da pressão de injecção. O tempo de vida útil de uma mistura embora

prolongado, cerca de uma hora, será aconselhável, durante as pausas de laboração, manter a

mistura agitada e não utilizar material misturado há mais de 3 horas, sendo que, mesmo que

não seja visível a olho nu, as excepcionais características de fluidez e penetração das micro-

fissuras e poros começam a ser diminuídas.

Aplicações

Praticamente todos os tipos de estruturas, quer estejam à superfície, enterradas ou situadas

em ambientes marítimos ou fluviais têm mostrado ser reparadas com sucesso por meio de

técnicas de injecção.

Consolidação interna e reforço

Podem ser alcançados grandes resultados no que respeita ao reforço e durabilidade de uma

estrutura pela injecção de fendas, juntas, vazios, fissuras e interstícios. Estes problemas exis-

tem porque, na construção original, o enchimento dos cofres foi efectuado aleatoriamente e

com material de escombros de qualidade inferior, ou também podem ser devidos à qualidade

pobre da argamassa (ou até mesmo à ausência desta), à deterioração natural da estrutura ou

aos movimentos provocados pelo tráfego e pelos sismos.

Para este tipo de trabalhos, é usada normalmente uma argamassa cimentícia, embora arga-

massas químicas e à base de resinas tenham também mostrado alguns sucessos particulares.

Controlo ou redução de fugas de água

O controlo das fugas de água é outro campo de aplicação da técnica de injecção. Embora nun-

ca seja possível reduzir a zero a penetração de água na estrutura, consegue controlar-se bem

este fenómeno e reduzi-lo a um valor aceitável.

A injecção actua na protecção da estrutura contra a percolação da água, na medida em que

preenche os vazios e interstícios internos que constituem caminhos para a circulação da água,

e/ou reduz o acesso da água ao interior da estrutura.

A experiência mostra que o sucesso destas intervenções é mais condicionado pela eficiência e

meticulosidade dos trabalhos do que pelos materiais usados, particularmente pela forma de

lidar com a escorrência de água no interior da ponte, antes da injecção. É necessária igualmen-

te uma certa persistência para efectuar injecções secundárias e até terciárias, porque, uma vez

tamponadas as linhas de percolação iniciais, podem gerar-se novas pressões que desenvol-

vem novos caminhos para a circulação de água.

No controlo da circulação de água no interior dos cofres, é comummente utilizada calda de

cimento, uma vez que é compatível com condições húmidas e torna-se uma escolha económi-

ca; é a primeira escolha sempre que se consiga alcançar o grau de penetração adequado.

Contudo, resinas tolerantes à água, que são menos viscosas e mais penetrantes, podem ser

uma opção; embora mais caras, são mais eficientes em reduzir ou suster a circulação de água

Page 79: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

67

em situações mais complicadas.

iii. Pregagens e Atirantamentos

Como reforço, também se podem adoptar pregagens e atirantar alguns elementos estruturais

formando uma espécie de costura que confina os elementos e aumenta a sua resistência pois

os elementos de alvenaria passam a ter uma capacidade de descompressão, o que significa

uma capacidade de funcionamento em flexão. As ancoragens devem ser devidamente ancora-

das e, caso se destinem a reparar fendas, devem ser ancoradas dos dois lados da fenda com

um comprimento mínimo ou então com dispositivos mecânicos de ancoragem. Esta técnica

será melhor explorada adiante, a propósito do reforço dos arcos.

iv. Encamisamento Geral

Outro método de reforço, muito utilizado em casos em que a alvenaria é rebocada, correspon-

de a um “encamisamento geral” dos pilares e das paredes. Nesta técnica, após os rebocos

terem sido convenientemente picados e limpos, coloca-se uma malha metálica calculada,

dimensionada para resistir aos esforços que actuam no elemento estrutural e tendo em consi-

deração um eventual aumento de cargas. A malha deve ser pregada para o interior resistente à

corrosão. Posteriormente, é projectado sobre ela betão, por via seca ou húmida, até as arma-

duras estarem cobertas com a espessura necessária. Também se podem adoptar malhas de

fibras de vidro ou materiais semelhantes com resistência à tracção elevadas e outras argamas-

sas especiais de reboco. Este método é muito utilizado em obras de reabilitação de edifícios,

podendo também ser utilizado em pontes de alvenaria, se adequado.

Caso de Estudo: Ponte do Sabor sobre o Rio Sabor

Betar e H Tecnic, 2006 [16]

A Ponte do Sabor localiza-se em Bragança, sobre o rio Sabor, e é uma ponte centenária de

estrutura de alvenaria em pedra granítica (Figura 5.27). É constituída por sete arcos de meia

volta com os respectivos quebra-rios a montante e os contrafortes a jusante de cada pilar da

ponte. Os vãos dos arcos variam entre os 8,00 m e os 20,30 m, perfazendo um comprimento

total, em planta, de 128,50 m. Transversalmente, a ponte é constituída por uma faixa de roda-

gem de duas vias e tem uma largura total de 6,00 m.

Figura 5.27 | Ponte do Sabor sobre o Rio Sabor

Page 80: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

68

De entre as várias patologias e disfunções da obra de arte foi identificada uma erosão dos blo-

cos de alvenaria da base dos pilares e dos maciços rochosos de fundação, situação especial-

mente grave e preocupante no terceiro pilar Oeste, designado como P4 (Figura 5.28).

Figura 5.28 | Erosão localizada na base dos pilares, Ponte do Sabor

O projecto de reforço para os pilares incluía, para além de injecção a partir da plataforma e da

base dos pilares, cintagem do 2º, 3º, 4º e 5º pilar (de Oeste para Este), com maciços em betão

armado, chumbados na rocha de fundação e ao próprio pilar (Figura 5.29). Estas cintas tinham

como função compensar a redução de secção verificada na base de alguns pilares, protegen-

do-os de futura erosão. As cintas dos pilares eram revestidas por blocos de granito da região,

com dimensões idênticas às dos blocos existentes.

Figura 5.29 | Pormenor da cintagem dos pilares, Ponte do Sabor

Page 81: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

69

Uma vez que a empreitada se realizou no inverno, devido à fisionomia do leito do rio nessa

altura do ano, foram realizadas ensecadeiras para os trabalhos de reforço das fundações dos

pilares (Figura 5.30). Estas foram executadas com dois “panos” de sacos de juta preenchidos

com terra argilosa confinando uma outra camada de terra argilosa para diminuir as infiltrações

de água. Os excessos de água, na zona de intervenção, foram removidos com a ajuda de

bombas de água submersíveis. As ensecadeiras, por seu lado, proporcionaram uma plataforma

de trabalho para a execução das respectivas tarefas associadas às actividades de reforço de

fundações, de forma segura para os trabalhadores envolvidos.

Figura 5.30 | Ensecadeira, Ponte do Sabor

Figura 5.31 | Escavação da periferia dos pilares, Ponte do

Sabor

Descreve-se de seguida o faseamento construtivo adoptado para o reforço das fundações e

dos pilares da Ponte do Sabor:

1. Escavação e abertura das fundações (Figura 5.31). Foi escavada a periferia das

zonas de intervenção junto aos pilares P2, P3, P4 e P5 com a ajuda de meios mecâni-

cos e manualmente nos locais inacessíveis. A escavação de cada um dos pilares foi

realizada de forma a expor o substrato rochoso. Salienta-se o facto de não ter sido

necessário recorrer a entivação, visto o afloramento estar a uma cota próxima da cota

inicial.

Depois de concluída a escavação em cada um dos respectivos pilares, a zona inter-

vencionada foi limpa manualmente e com o auxílio de uma máquina de jacto de água

de alta pressão.O material sobrante da escavação foi transportado a vazadouro certifi-

cado.

2. Execução de armaduras, incluindo pregagens (Figura 5.32). Para as pregagens das

fundações, foi usado aço A500NR Φ32. Tanto nas horizontais como nas verticais, o

afastamento entre elas foi de 0,50 m em quinconcio. Para a execução das pregagens,

foram executados furos de diâmetro f38 e com 0,40 e 0,60 m de profundidade para as

horizontais e verticais, respectivamente, com o auxílio de um perfurador pneumático e

uma torna eléctrica. As pregagens foram seladas com argamassa fluida à base de

resina epoxi – Sikadur 42 Ancoragens. As armaduras de distribuição foram de aço

Page 82: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

70

A500NR 2 ramos Φ10//0,25, horizontal e verticalmente, tendo acompanhado o relevo

do afloramento, procurando sempre garantir-se um recobrimento de 5 cm em relação à

parede de alvenaria.

Figura 5.32 | Armaduras e pregagens em torno do pilar, Ponte do Sabor

3. Colocação dos blocos de granito (Figura 5.33). As alvenarias foram executadas com

blocos em granito compacto com acabamento bujardado na face exterior com medidas

de 60x40x20 cm. O seu assentamento foi acompanhando o relevo do maciço rochoso

de forma a preencher todos os espaços. A junta entre blocos não ultrapassou os 2 cm.

A argamassa de assentamento foi de 2:1 areia/cimento. Em todos os blocos foram

colocados ferrolhos com varão Φ 12 mm, devidamente selados com resina epoxy. O

revestimento dos pilares com os blocos de granito foi executado com dois níveis de

intervalo para se poder proceder à betonagem, de forma a minimizar possíveis defor-

mações da geometria pretendida. É de salientar que, devido ao complexo dimensiona-

mento das pedras de fecho ou capeamento, houve necessidade de fazer a simulação

em Autocad 3D para se determinar os ângulos de corte.

Figura 5.33 | Disposição dos blocos de granito em torno do pilar, Ponte do Sabor

Page 83: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

71

As alvenarias de pedra foram executadas com perfeição e solidez, tendo sido o leito

em que assentavam desbastado, de modo a ficar sensivelmente plano. Os espaços

vazios, nomeadamente nas zonas de contacto com a rocha, foram preenchidos com

lascas de pedra de forma a calçarem bem os blocos principais. As pedras redondas, os

seixos rolados, as pedras de rochas em decomposição e os enchimentos com pedra

miúda não foram permitidos em caso algum. As alvenarias não apresentaram nenhum

espaço vazio, nem pedras mal assentes ou oscilantes, nem grandes intervalos preen-

chidos unicamente com argamassa. Os blocos, previamente molhados, assentaram

sobre uma camada de argamassa com 0,01 a 0,02 m de espessura, batendo-se de

modo a fazer refluir a argamassa pelas juntas, até ficarem bem firmes, tendo sido em

seguida calçados com lascas de pedra dura de forma e dimensões adequadas. As

alvenarias foram regadas ligeiramente e com frequência, a fim de prevenir uma disse-

cação rápida. As pedras foram dispostas em fiadas, de tal forma que não houvesse

correspondência de juntas em fiadas contíguas.

4. Execução de cofragem (Figura 5.34). Providenciou-se um escoramento para betão

não à vista com travamento e escoramento de madeira ordinária, evitando-se desta

forma qualquer deslocamento dos blocos de pedra durante a betonagem. A betonagem

estava prevista ocorrer em duas fases, para melhor permitir a vibração do betão, pelo

que a nova camada de alvenaria também foi colocada em duas fases, cada uma com

sensivelmente 1,20 m.

Figura 5.34 | Escoramento dos blocos de alvenaria,

Ponte do Sabor

Figura 5.35 | Superfície de acabamento do betão da cinta

do pilar, Ponte do Sabor

5. Betonagem das cintas dos pilares (Figura 5.35). A colocação do betão na zona de

cintagem dos pilares foi executada com auxílio de uma bomba. A betonagem desen-

volveu-se continuamente em torno do pilar até à cota pretendida, sendo efectuada a

vibração por vibradores do tipo agulha. As betonagens de cada pilar foram executadas

em duas fases, com altura não superior a 1,20 m, como já foi referido. O betão foi o

C30/37 S3.

Page 84: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

72

6. Aterro das bases dos pilares (Figura 5.36 e Figura 5.37). Finalmente, foram aterra-

das as bases dos pilares intervencionados. Estes trabalhos foram realizados por meios

mecânicos já na fase final da obra, fase essa de rearranjo paisagístico da frente de tra-

balho.

Figura 5.36 | Cintagem do pilar completa, Ponte do Sabor

Figura 5.37 | Cintagem do pilar completa e pilar aterrado,

Ponte do Sabor

v. Pré-esforço

Descrição Geral do Método

O pré-esforço também pode ser utilizado para reforçar os pilares das pontes de alvenaria. Pode

ser usado tanto na horizontal, como na vertical, criando assim um estado de compressão ele-

vado, que não é problema para as estruturas de alvenaria pois estas possuem uma resistência

de compressão elevada.

O pré-esforço horizontal leva normalmente a um aumento da resistência à compressão dos

pilares, ao criar um estado de tensão tri-axial favorável (confinamento).

Caso de Estudo: Ponte Ferroviária do Tâmega Lorena, M.; Martins, F.; David, J. e Inácio, R. (2006) “Projectos e obras – Ponte Ferroviária do Tâmega”, Engenharia e Vida, n.º 30, Dezembro de 2006, pp. 26-31, Lisboa [12]

A ponte ferroviária do Tâmega é uma estrutura de alvenaria de pedra, com um comprimento

total de 313m, constituída por 11 arcos semi-circulares de alvenaria, tendo três centrais com

15,0 m de raio e os restantes 8 com 9,0 m de raio. A altura da ponte é de 60 m e os pilares P3,

P4, P5 e P6 apresentam quebra mares. As fundações são directas, sendo constituídas por

maciços de alvenaria de pedra, envolvidos por enrocamentos de grandes dimensões.

Os trabalhos de inspecção revelaram a existência de uma fissura vertical no pilar P3 com cerca

de 11,5 m, que avança desfavoravelmente pelo quebra-mar; buracos e cavidades no maciço de

fundação do pilar P4 e erosão em torno dos maciços de fundação dos pilares.

Page 85: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

73

Caracterização geológica e geotécnica

Para caracterização geológico-geotécnica das fundações dos pilares foram realizadas sonda-

gens verticais em torno dos pilares para determinar a espessura de depósitos aluvionares.

Estas sondagens serviram de base para estabelecer o tratamento de consolidação das funda-

ções por injecção de calda de cimento em furos inclinados executados posteriormente pelo

interior dos pilares. Do resultado das sondagens conclui-se que o maciço mais heterogéneo é

encontrado sob o pilar P3, o que poderá ser a causa do aparecimento das fissuras no pilar.

Foram ainda detectadas possíveis infra-escavações em alguns pontos em torno dos pilares P3

e P4.

Reforço estrutural do pilar P3

A fenda já referida no pilar P3, de extensão significativa, desenvolve-se através das juntas das

pedras e chega a cortar as pedras por onde passa. A solução adoptada consistiu em reforçar a

estrutura de alvenaria de pedra do pilar P3, através da colocação de cinco vigas em betão

armado pré-esforçadas, espaçadas em intervalos entre 2 e 4m (Figura 5.38). Um ligeiro confi-

namento foi introduzido, pré-esforçando as vigas contra as paredes de alvenaria do pilar. O

objectivo era restabelecer a integridade das pedras de alvenaria danificadas, parando o desen-

volvimento da fenda da fenda e aumentando a resistência estrutural do pilar P3.

O pré-esforço foi levado a cabo em duas fases (uma força total de 4x250 kN foi aplicada nas

barras do tipo Dywidag Φ32). Na primeira fase foi aplicada 40 por cento do pré-esforço final

sobre a viga de cintagem incompleta (1m da viga foi deixada para ser construída posteriormen-

te). Na segunda fase foi aplicada o restante 60 por cento do pré-esforço final, já sobre a viga

completada. Durante os trabalhos de inspecção aquando a execução da obra foi detectado o

aumento da fenda bem como a existência de uma nova fenda vertical, pelo que se decidiu

acrescentar uma sexta viga de cintagem às cinco previstas em projecto.

Por último, refere-se que, antes de se dar inicio às operações de cintagem, a fissura foi selada

e injectada a toda a altura e colocados tirantes passivos dispostos em altura espaçados de 2m.

A injecção iniciou-se no ponto mais bixo, progredindo para cima de uma forma sistemática e

contínua até que se verificasse umas das seguintes situações: quando atingisse a pressão

máxima de 2,5 bar ou se a calda começasse a sair livremente em orifícios adjacentes. A Figura

5.39 mostra o reforço estrutural do pilar através de seis vigas de cintagem de betão armado,

pré-esforçadas com barras do tipo Dywidag Φ32.

Page 86: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

74

Figura 5.38 | Pilar P3. Detalhe dos trabalhos de constru-

ção da duas das vigas de cintagem em betão armado

pré-esforçado com barras de dywidag. Detalhe da fenda

vertical já tratada com selante .Ponte do Tâmega

Figura 5.39 | Pilar P3. Reforço estrutural com seis vigas

de cintagem, Ponte do Tâmega

5.3.2 Arcos

Muitas das técnicas de reforço de arcos são análogas às usadas em outros elementos estrutu-

rais. É o caso da injecção com vista a eliminar os vazios das juntas, ou a colocação de prega-

gens para limitar a abertura de fendas e o afastamento dos arcos.

Quando exista folga para tal, um arco pode ser reforçado por baixo com a construção de uma

abóbada de alívio, usando como solução construtiva alvenaria, aço ou betão.

Quando a estrutura se encontra muito danificada, pode ser boa solução intervir de modo a

transferir parte das cargas para um novo elemento estrutural, como por exemplo um novo arco

interior de betão armado.

i. Injecções

A técnica de injecção já foi anteriormente descrita, a propósito das técnicas de reforço dos pila-

res, em 5.3.1 - ii. Em relação à aplicação desta técnica para fechar fendas nos arcos pouco ou

há a acrescentar, para além da dificuldade de se estar a trabalhar contra a gravidade na maior

parte dos troços que se injectam. Neste caso, é ainda mais necessário realizar várias injecções

para o mesmo furo, até que se tenha a certeza da fenda estar completamente preenchida.

Page 87: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

75

ii. Pregagens e Atirantamentos

Descrição Geral do Método

Com esta técnica, também se podem reforçar arcos de alvenaria, de modo a aumentar a sua

resistência à compressão e ao corte, e a juntar elementos fracturados. É um método de conso-

lidação que consiste na colocação de varões metálicos em furos que atravessam normalmente

a estrutura de uma ponta à outra, sendo esses varões dispostos criteriosamente. Note-se que,

ao contrário do que se possa pensar à primeira vista, não é uma técnica de reforço activo, na

medida em que não modifica o comportamento da obra nem altera o seu funcionamento. Trata-

se, por outro lado, de um reforço passivo, apenas aumentando a resistência, impedindo que as

deformações continuem a aumentar ao invés de as diminuir, como é o caso do pré-esforço.

Sendo o arco a estrutura que suporta toda a ponte, é aqui que se deve intervir quando existem

fendas longitudinais que levam à abertura da ponte e separação dos arcos. Além disso, as

pedras do arco são em geral maiores do que as existentes nos tímpanos, o que faz aumentar o

efeito do atirantamento.

Associadas às injecções da consolidação do arco, podem ser utilizadas pregagens verticais.

Utilizam-se quando se verificam desligamentos entre a moldura dos arcos e o intradorso ou nos

casos em que haja deslocamento ou destacamento das pedras. É necessário, no entanto, fazer

alguns alertas ao uso destes elementos de reforço. Quando associadas à estrutura, as prega-

gens actuam impondo restrições de movimentos, as quais introduzem tensões internas nos

materiais, podendo resultar na sua fendilhação. Além disso, caso não sejam de aço inoxidável,

facilmente se corroem, podendo face à sua expansão fissurar as alvenarias, criando novas

anomalias.

Processo de Execução

Os furos realizados para a introdução dos tirantes têm diâmetros que variam entre os 20-40

mm. O comprimento varia de acordo com a espessura do elemento atirantado e com a nature-

za da anomalia. O número de tirantes por unidade de área depende das condições da estrutura

e do motivo do reforço. O processo de execução encontra-se descrito de seguida e ilustrado na

Figura 5.40.

1. Perfuração dos orifícios para os tirantes recorrendo a material de corte rotativo;

2. Colocação dos tirantes em bainhas de PVC previamente posicionadas nos furos;

3. Colocação das cabeças de ancoragem e aperto dos tirantes;

4. Injecção com calda de cimento dos orifícios dos tirantes;

5. Corte dos varões para acerto do seu comprimento e capeamento das cabeças de

ancoragem com pedra semelhante à existente.

Page 88: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

76

1. Perfuração

2. Saída da perfuradora na outra extremidade

3. Introdução das barras de aço

4. Pormenor da extremidade do tirante

5. Injecção do tirante

6. Ancoragem do tirante

Page 89: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

77

7. Pedra de capeamento

8. Capeamento executado

Figura 5.40 | Processo de execução dos tirantes, Ponte do Pessegueiro

Para obras em que não exista grande interesse na sua arquitectura e preservação, as cabeças

de ancoragem podem ser deixadas no exterior da parede.

A calda injectada é normalmente apenas de cimento. A conjugação do cimento com areia só

deve ser usada quando se sabe existirem grandes vazios. Resinas epoxy e de polyester

podem ser usadas, mas são muito caras, devendo ser empregues apenas nos casos em que

seja requerida a sua força e propriedades penetrantes. Normalmente, não são recomendadas

no caso de existirem vazios na estrutura de alvenaria que excedam 3% a 5% do seu volume.

Grandes vazios devem ser preenchidos com um material idêntico ao da própria alvenaria,

como é o caso das caldas cimentícias. As ancoragens e os varões devem ser protegidos contra

a corrosão e a sua superfície deve garantir uma boa aderência para a realização das injecções.

Caso de Estudo: Ponte de Negrelos Oliveira, D. & Lourenço, P. 2004. Strengthening design of Negrelos Bridge, Report 04-DEC/E-24 (in Portuguese), Uni-

versidade do Minho, Guimarães, Portugal.[18]

A ponte de Negrelos localiza-se perto de Guimarães, sobre o rio Vizela. Pensa-se que se trata

de uma ponte romana, suportada por três arcos semi-circulares em granito com diferentes vãos

livres, (8.0 m + 6.4 m + 8.0 m) como está esquematicamente representado na Figura 5.41. Tem

um comprimento total de 30 m e um perfil transversal com cerca de 3,0 m. O arco central é

suportado por dois pilares maciços, cada um deles dotado de um contraforte triangular a mon-

tante e um contraforte rectangular a jusante.

Page 90: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

78

Figura 5.41 | Ponte de Negrelos, vista de montante

Reparações levadas a cabo ao longo do tempo mudaram algumas características originais da

obra de arte, como é o caso dos guarda-corpos, parcialmente reconstruídos com blocos de

betão. Ainda que a ponte de Negrelos tenha perdido parte do seu importante papel na rede

viária da região, assume ainda importância na rede local. Preocupadas com a segurança da

ponte devido ao seu aspecto visual, as autoridades ordenaram uma avaliação da estrutura,

bem como a definição das medidas de intervenção necessárias, exigindo que fosse tido em

conta o significado arquitectónico da obra de arte.

A inspecção realizada à ponte denotou um elevado estado de deterioração, em que os princi-

pais problemas estão descritos de seguida e ilustrados na Figura 5.42.

1. Grandes fendas longitudinais exibidas no arco central perto do contraforte de jusante,

maioritariamente causada pela pressão do terreno nos tímpanos;

2. Movimentos laterais dos muros de tímpano junto ao apoio esquerdo, estando inclusive

desalinhados dos arcos. Este fenómeno deve-se sobretudo ao aumento sucessivo das

cargas rolantes na estrutura.

3. Deterioração generalizada causada por vegetação, espalhada por toda a estrutura;

4. Fendilhação nos quatro talha-mares, em especial no esquerdo a jusante, principalmen-

te devido à vegetação. No entanto, muitas pedras encontram-se rachadas, provavel-

mente devido à reconstrução e/ou aumento dos talha-mares depois da construção da

ponte.

Page 91: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

79

1

2

3

4

Figura 5.42 | Principais patologias da Ponte de Negrelos

Para prevenir o aumento das fendas longitudinais no intradorso do arco central bem como para

assegurar a sua estabilidade futura, foram projectados seis tirantes horizontais para o arco, que

atravessariam a estrutura de uma ponta à outra, conforme esquematizado na Figura 5.43.

Cada pregagem termina com uma ancoragem cilíndrica em aço, em cada um dos lados do

arco. Complementarmente a esta técnica, foi aconselhada uma injecção do arco pelo intrador-

so.

Figura 5.43 | Disposição esquemática dos tirantes e pregagens no arco, Ponte de Negrelos

Page 92: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

80

Para a conexão entre o arco e os tímpanos, foi desenvolvida uma solução semelhante. Foram

usadas cinco pregagens em cada lado do arco com o objectivo de ligar o muro de tímpano à

aduela extrema do arco. Para resolver a falta de verticalidade dos tímpanos, decidiu-se usar

dois tirantes horizontais de aço inoxidável, que atravessariam transversalmente a ponte e cuja

ancoragem seria assegurada por elementos de aço inoxidável em cruz (para salvaguardar

razões estéticas), conforme a Figura 5.44.

Figura 5.44 | Disposição esquemática dos tirantes nos tímpanos, Ponte de Negrelos

A intervenção começou com a limpeza e a reposição das juntas de alvenaria degradadas. Foi

tomado especial cuidado com a remoção da vegetação de forma a causar o menor dano possí-

vel à alvenaria. Ao mesmo tempo, iam decorrendo os trabalhos preparatórios para a injecção

dos talha-mares e do arco central (Figura 5.45 e Figura 5.46). Depois de desmontados os

talha-mares, a sua reconstrução foi feita usando as mesmas pedras, previamente numeradas,

ou outras da região, sempre que aquelas não estavam capazes de ser reutilizadas.

Figura 5.45 | Injecção do arco, Ponte

de Negrelos

Figura 5.46 | Talha-mar, Ponte de

Negrelos

Figura 5.47 | Ancoragem em cruz

nos tímpanos, Ponte de Negrelos

Tanto os tirantes horizontais para reforço dos arcos, como as pregagens verticais para juntar o

arco aos tímpanos, foram executados utilizando a mesma técnica. Em cada furo realizado, cujo

diâmetro era superior ao do elemento metálico a ser introduzido, foi colocado o respectivo tiran-

te ou pregagem de aço inoxidável e injectada calda a baixa pressão. Para prevenir uma injec-

ção generalizada da ponte, foi utilizada uma manga a envolver os varões de aço. Não foi apli-

cada qualquer tensão aos varões para além da força de aperto da porca na rosca do varão.

Enquanto nos tímpanos foi decidido usar ancoragens planas em forma de cruz, Figura 5.47,

nas ancoragens dos arcos o furo foi executado de tal forma que no final foi possível colocar

Page 93: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

81

uma pedra de capeamento que impede a visibilidade da ancoragem (Figura 5.48).

Figura 5.48 | Pormenor das ancoragens dos arcos, Ponte de Negrelos

iii. Betão Projectado

Uma das vantagens desta técnica é a sua execução, exigindo pouco mais do que uma man-

gueira, um depósito de cimento e um operador. Por essa razão, pode proceder-se à projecção

de betão em locais de difícil acesso, sendo utilizado, por exemplo, para garantir temporaria-

mente a facilidade de acesso, através da estabilização de taludes.

O betão projectado é uma mistura de cimento, agregados, água e adjuvantes, projectados a

alta velocidade a partir de uma agulha para uma estrutura, onde é compactado pela sua própria

velocidade, formando uma massa densa e homogénea.

A aplicação por via seca é uma técnica em que a mistura de cimento e agregados são trans-

portados a alta velocidade até à agulha, em estado seco, e a água necessária à hidratação e

trabalhabilidade apenas se junta à mistura na própria agulha.

A aplicação por via húmida pressupõe uma mistura da água, do cimento e dos agregados ante-

rior à passagem pela mangueira até à agulha, por onde o betão é então projectado.

A escolha entre as técnicas de aplicação do betão projectado deve ter por base a experiência

em obras passadas, a extensão do trabalho, a qualidade do material e dimensão dos agrega-

dos, o acesso e espaço disponível para o trabalho, a disponibilidade dos materiais e o seu cus-

to.

O betão projectado pode ser usado para aplicar uma camada relativamente fina de betão numa

superfície da estrutura que tenha sofrido deterioração devido às condições atmosféricas, à

erosão, ao ataque mecânico ou químico, ou ao fogo.

Para as obras de alvenaria, o uso de betão projectado está limitado, uma vez que, aplicado no

intradorso dos arcos, altera significativamente a arquitectura da obra, substituindo a parede de

alvenaria por betão á vista. Daí que, para este tipo de utilização, se tenha de ter em conta a

vida útil prevista para a obra ou a conjugação do betão projectado com outras técnicas. Deve

ter-se sempre presente que, em obras de reabilitação e reforço, os novos materiais a usar

devem ser compatíveis com os antigos, assim como respeitar o mais possível a arquitectura e

os processos construtivos originais.

Como já foi explorado no Capítulo 3 - Natureza e Causas das Anomalias, a circulação de água

Page 94: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

82

no interior da estrutura é uma das principais causas de degradação das pontes de alvenaria,

devendo ser privilegiados os materiais que, não permitindo a passagem de água do exterior

para o interior da estrutura, permitam o caminho inverso. Para preservar os materiais consti-

tuintes da ponte não é aconselhável a utilização de revestimentos impermeáveis.

Neste campo, o betão projectado é inconveniente, na medida em que a sua grande compaci-

dade constitui uma barreira à saída de água, sendo alvo de fácil degradação devido às infiltra-

ções.

Embora a técnica do betão projectado demonstre vantagens em termos de facilidade de exe-

cução e desempenho, é necessária uma boa dose de bom-senso na sua aplicação, tanto no

que respeita ao seu contraste com a arquitectura, como às garantias de durabilidade. Além

disso, muitas vezes, acaba por disfarçar anomalias em vez de as reparar, podendo esconder

problemas mais profundos da ponte.

Em [7], FERREIRA, M.L.Rosa, sugere campos de aplicação para esta técnica consoante o

interesse da obra de arte em questão:

− Em obras classificadas ou com interesse enquanto património construído a proteger,

limita a aplicação de betão projectado ao extradorso dos arcos, sempre associado à

impermeabilização do tabuleiro, o qual deve ser posteriormente coberto pelos materiais

originais do pavimento.

− Em obras sem interesse enquanto património construído a proteger, em situações de

reforço definitivo, concebe a utilização de betão projectado quer no extradorso como no

intradorso do arco, o qual deve ser tido em consideração na análise estrutural tendo

em conta o ajuste das características mecânicas. Mais uma vez, é imprescindível a

impermeabilização dos pavimentos. No entanto, só se deverá recorrer a esta técnica

caso a injecção dos cofres se revele insatisfatória, dado o carácter intrusivo e irreversí-

vel da aplicação de betão projectado.

− Em obras sem interesse enquanto património construído a proteger em situações pro-

visórias deve ser usado betão projectado apenas no extradorso dos arcos.

iv. Novos Elementos Estruturais

Um método bastante eficiente, mas também mais dispendioso de reforço dos arcos, consiste

na construção de um novo arco interior à ponte, normalmente em betão, o qual passará a

suportar grande parte das cargas, permanecendo a velha estrutura de alvenaria por razões

estéticas. O antigo arco é parcialmente desconsiderado, servindo de cofragem ao novo ele-

mento e repartindo com este as cargas que advêm da utilização da estrutura. É comum intro-

duzir entre a alvenaria e o betão um material compressível que impeça a transferência de car-

gas de um elemento para o outro. Contudo, é essencial assegurar que as reacções da nova

estrutura são correctamente transmitidas aos apoios da antiga.

Num caso extremo, pode colocar-se a hipótese do arco antigo suportar apenas o seu peso

Page 95: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

83

próprio, ficando o resto das cargas afectadas ao arco novo. No entanto, o mais usual é ocorrer

uma repartição de cargas entre os dois elementos embora não seja possível aferir com exacti-

dão essa mesma repartição.

Pode ser feita ainda outra abordagem a este método, segundo a qual o novo arco em betão

exerce apenas a função de promover uma melhor distribuição de cargas pela estrutura de

alvenaria. Nesse caso, a camada de betão deve ser colocada directamente sobre o intradorso

do arco antigo para assegurar homogeneidade com a alvenaria original a qual deve, adicional-

mente, ser injectada até ao novo betão.

Esta técnica tem a vantagem de, por um lado, não reduzir o gabarit da ponte e, por outro, não

alterar a sua aparência exterior. A substituição do arco pelo intradorso, também poderá ser

realizada em estrutura metálica. Embora esta não seja uma solução corrente por ser mais cara

e deformável que o betão armado ainda que mais leve, em certas condições, deve ser ponde-

rada.

O reforço com novos elementos estruturais tem o inconveniente de ser uma técnica trabalhosa,

já que obriga ao corte do tráfego na ponte e a um grande volume de trabalhos. De facto, requer

o vazamento do material de enchimento, a execução do novo arco e obriga posteriormente a

novo enchimento e regularização até que o pavimento fique à cota pretendida. Por esse novo

enchimento poder ou não estar associado à construção de um novo arco é descrito separada-

mente em 5.3.2 - v Substituição do Material de Enchimento.

Este tipo de intervenções, em que são introduzidos novos elementos estruturais alterando o

anterior caminho das cargas, poderão causar alguma polémica em determinados meios. Con-

tudo, o aspecto final é quase sempre incapaz de revelar a intervenção que foi feita, e tanto a

resistência como a durabilidade da ponte são francamente aumentadas. Ainda assim, a opção

de tornar a anterior estrutura obsoleta do ponto de vista estrutural e torná-la apenas decorativa

deverá ser devidamente avaliada e ponderada, tendo em conta as normas internacionais – e.g.

as Recomendações para a análise, conservação e restauro estrutural do património arquitectó-

nico, do ICOMOS (Comité Científico Internacional para a Análise e Restauro de Estruturas e

Património Arquitectónico) - relativas à preservação do património construído que favorecem as

intervenções que mantenham os elementos originais, mantenham o funcionamento estrutural

da pré-existência e utilizem materiais e técnicas iguais, ou tão próximas quanto possível, das

originais.

Caso de Estudo: Ponte de Tavira Appleton, Júlio e Nunes da Silva, João. Reabilitação e reforço da Ponte deTavira, A2P Consult Lda [2]

A Ponte Romana de Tavira sobre o Rio Gilão é constituída por uma estrutura de alvenaria de

pedra com 7 arcos de cantaria. Tem um desenvolvimento de 86 m e uma largura total de 6.45

m.

Em 1989, houve uma grande cheia que foi responsável pela destruição parcial da ponte e em

1992 foi solicitada a sua reparação com o objectivo de a reconstruir e torná-la capaz de supor-

Page 96: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

84

tar uma nova cheia se acontecesse. O estado de deterioração da ponte era muito elevado

(Figura 5.49) havendo, entre outros problemas, necessidade de reconstrução de um talha-mar,

de consolidação e reforço da ponte para evitar futura destruição e de uma beneficiação geral

de toda a estrutura. As medidas a levar a cabo pretendiam garantir a solidez da Ponte em

situação de cheias para além de assegurar a sua capacidade resistente para o trânsito de veí-

culos ligeiros, mantendo o aspecto exterior e a própria função resistente da estrutura de alve-

naria.

Figura 5.49 | Vista da destruição da obra, Ponte de Tavira

A solução adoptada consistiu na execução de uma estrutura de betão armado no interior da

Ponte e talha-mares, forrando a estrutura de alvenaria e cantaria, estrutura que se interligou às

microestacas por meio de maciços de betão armado.

A realização da estrutura interna da Ponte envolveu em primeiro lugar a remoção do pavimento

e enchimento do interior da Ponte e realização de uma nova estrutura de betão armado, beto-

nada contra a alvenaria-cantaria e interligada às microestacas por maciços de encabeçamento

realizados ao nível das nascenças dos arcos. Na Figura 5.50 apresenta-se um pormenor da

solução projectada e na Figura 5.51 vistas do interior da Ponte com o betão já protegido por

pintura asfáltica.

Figura 5.50 | Pormenor da estrutura interior de reforço da ponte, em

betão armado, Ponte de Tavira

Figura 5.51 | Vista interiores da Ponte, vendo-

se a estrutura de reforço em betão armado,

Ponte de Tavira

Page 97: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

85

A nova estrutura de betão armado foi impermeabilizada com uma emulsão betuminosa aplica-

da a frio com 3 Kg/m². Após isso, procedeu-se ao enchimento do interior da estrutura de betão

armado com um betão leve (betão celular 14 kN/m³) e efectuou-se o refechamento de juntas,

preenchimento de vazios na alvenaria e reposição de blocos de cantaria com argamassa de

ligante hidráulico de base inorgânica especialmente concebido para restauro de alvenarias e

cantarias. Para proteger a alvenaria, colocou-se um reboco com argamassa de cal e areia e

concluiiu-se com a sua caiação. Por último, reabilitou-se o guarda-corpos, reposicionaram-se

as tubagens e construiu-se um novo pavimento em calçada.

Figura 5.52 | Vista geral da ponte de Tavira após reabilitação

v. Substituição do Material de Enchimento

O objectivo desta acção é aliviar a carga da estrutura, substituindo o material de enchimento

antigo por outro mais leve, podendo ou não ser associado à construção de um novo arco, con-

forme descrito em 5.3.2 - iv Novos Elementos Estruturais.

O enchimento pode ser feito com material de entulho ou com material leve como o betão de

Leca. Nos casos em que não seja necessário substituir o elemento estrutural, é corrente substi-

tuir-se a camada de regularização acima dos arcos, normalmente material pesado, por um

material mais leve, com vista a diminuir o peso próprio da estrutura e assim aumentar a sua

capacidade resistente para um aumento das sobrecargas.

Deve ter-se em especial atenção em todas as operações que envolvam a remoção do material

de enchimento e, consequentemente, alterem o carragamento da ponte, de executar os traba-

lhos uniforme e simetricamente em torno do eixo do arco para evitar desequilíbrios de carga

que possam introduzir danos na estrutura.

vi. Introdução de Vigas e Chapas Metálicas

O reforço de arcos por meio da introdução de forros de aço pode ser executado quer com

folhas metálicas planas quer onduladas, pré-fabricadas com forma adaptada ao perfil do arco e

coladas a este por argamassa ou betão (Figura 5.53). Utilizando uma espessura mínima e

através de uma operação simples que não é muito mais do que uma “colagem”, a estrutura é

reforçada num espaço de tempo muito curto. É alcançado um elevado nível de suporte, poden-

Page 98: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

86

do ser utilizadas também vigas e colunas, flectidas com o raio necessário para serem adapta-

das aos arcos.

A principal característica destes sistemas de reforço exterior dos arcos é a transferência de

forças da estrutura de alvenaria para a nova estrutura de aço, aliviando a ponte. Para que ocor-

ra uma transferência adequada das cargas da estrutura velha para a nova é essencial que a

interface entre ambas esteja devidamente preenchida com um material compatível.

Tal como foi dito para o betão projectado, esta técnica tem a grande desvantagem da desca-

racterização da estrutura.

Figura 5.53 | Reforço de arco de alvenaria por colocação de vigas metálias na parte

inferior do arco.

5.3.3 Tímpanos

i. Atirantamento

As anomalias nos tímpanos podem tomar a forma de inclinações, abaulamentos ou desliza-

mentos sobre o extradorso do arco, possivelmente acompanhados pelo corte horizontal de

alguns elementos acima deste ou pelo aparecimento de fendas no seu interior.

Procede-se ao atirantamento dos tímpanos quando estes assumem deformações (formando

uma barriga para o exterior, por exemplo) ou quando aparecem fendas no extradorso do arco,

pretendendo-se contrariar as forças que levam à sua rotação ou ao deslocamento horizontal.

As fendas que conduzem à necessidade de colocação de tirantes nos tímpanos em vez de nos

arcos distinguem-se das outras por estarem localizadas para além da primeira fila de pedras

que constituem o arco. De facto, um sinal de que o arco se está a afastar é justamente a aber-

tura de uma fenda característica nas juntas que se seguem à primeira fila -a das pedras maio-

res que desenham o arco nos alçados da ponte. Se a fendilhação está para além dessa junta,

então é provavelmente causada pelo impulso das terras no interior do cofre, resultado da pre-

sença de água e das sobrecargas, pelo que, só pode ser resolvida aumentando a compressão

nos tímpanos. Nas pontes em curva, a força centrífuga exercida pelos veículos é transmitida ao

Page 99: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

87

material de enchimento, e pode ser também responsável por danos nos tímpanos

A colocação de tirantes nos tímpanos não é tão eficaz como o atirantamento dos arcos, na

medida em que a força de compressão que exerce é muito localizada, dado que os elementos

da alvenaria não apresentam grande coesão entre si. Relembra-se a este propósito que, na

grande maioria das pontes, apenas temos blocos de pedra em cerca dos primeiros 50 cm, sen-

do o resto preenchido com terra e pedras de dimensões mais pequenas. Assim sendo, o atiran-

tamento vai ser tanto mais eficaz quanto maior a pedra em que for localizado, devendo encon-

trar-se o mais possível no seu centro e afastado das juntas. Quando as pedras nos tímpanos

não são regulares, esta tarefa encontra-se dificultada, principalmente quando as juntas são

grandes e as pedras mais pequenas. Nestes casos, deve deslocar-se o furo para uma das

maiores pedras, sendo no entanto difícil de prever em que lugar exacto o furo vai dar à superfí-

cie do outro lado da ponte.

5.3.4 Tabuleiro

i. Impermeabilização

Sempre que o sistema de drenagem e impermeabilização do tabuleiro da ponte se revele insu-

ficiente ou mesmo inexistente, é conveniente proceder à sua impermeabilização. Esta acção

revela-se de extrema importância, sobretudo quando muitos dos problemas verificados nestas

pontes têm por base a circulação de água no interior dos cofres, resultando em infiltrações,

humidades, escorrências, aparecimento de vegetação, perda de argamassa nas juntas e lava-

gem de finos no enchimento dos cofres.

Actualmente, os únicos sistemas de impermeabilização destas pontes vetustas estão limitados

a uma camada de asfalto ou às próprias pedras naturais. São naturalmente sistemas muito

deficientes a longo prazo: primeiro, pelas rachas que se verificam no pavimento e que permi-

tem a passagem de água; segundo, pela incapacidade das juntas entre blocos constituir uma

barreira eficaz às infiltrações.

Em termos gerais, um sistema de impermeabilização do tabuleiro deve ter uma camada

impermeável a um nível elevado, recolhendo a água o mais cedo possível, assim que ela tenha

encontrado a estrutura e uma camada impermeável a um nível mais baixo, interceptando a

água que mesmo assim conseguiu atravessar o pavimento, antes que esta penetre na estrutu-

ra de alvenaria.

Existe disponível uma grande variedade de sistemas e materiais de impermeabilização. O

método seleccionado vai depender das circunstâncias em que a obra se realize, se existem

outros trabalhos a executar, do tempo disponível, do tamanho do trabalho, da época do ano e

da presença de serviços.

Page 100: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

88

Caso de Estudo: Ponte de Segura

H-Tecnic

A Ponte de Segura é uma estrutura em alvenaria de pedra granítica constituída por 5 arcos de

meia volta com vãos variáveis entre 7,45 m e 9,96 m perfazendo um comprimento total de

89,00 m. O perfil transversal é actualmente constituído por uma faixa de rodagem de 5,48 m.

O mau estado do tabuleiro (Figura 5.55), as infiltrações verificadas no extradorso dos arcos

(Figura 5.54), assim como deficiências de drenagem, entupimento de caleiras laterais e gárgu-

las levaram à decisão de executar um novo tabuleiro, em betão, e de proceder à sua imper-

meabilização.

Figura 5.54 | Infiltrações no extradorso do arco, Ponte de

Segura

Figura 5.55 | Fendas no pavimento betuminoso, Ponte de

Segura

Porque estava previsto realizar a injecção de calda de cimento para consolidação do material

de enchimento a partir da plataforma do tabuleiro, esta operação precedeu o início dos traba-

lhos de construção do novo tabuleiro. Estas intervenções envolveram o fecho da ponte ao trân-

sito, pelo que era importante serem realizadas da forma mais expedita possível, para minimizar

o tempo de indisponibilidade da obra de arte.

Page 101: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

89

Figura 5.56 | Injecção de calda de cimento para consoli-

dar o material de enchimento, Ponte de Segura

Figura 5.57 | Remoção do betuminoso, Ponte de Segura

Terminada a operação de injecção (Figura 5.56), procedeu-se à retirada do pavimento (Figura

5.57). No projecto inicial, estava prevista a elevação do guarda-corpos, uma vez que a execu-

ção da laje em betão reduziria para cerca de 0,70 m a altura útil do guarda-corpos existente.

Por isso, protagonizou-se a introdução de uma fiada de pedras interposta entre a pedra de

coroamento e a zona inferior, que permitiria repor a sua altura em 1,00 m. No entanto, dada a

dificuldade que esta operação apresentou em obra, sugeriu-se rebaixar a nova laje de betão

para uma cota tal que não fosse necessário proceder a alterações no guarda-corpos.

Retirada a caixa de pavimento (Figura 5.58), efectuou-se a regularização do terreno através da

compactação de uma areia apropriada (Figura 5.59). Após isso colocou-se uma manta de geo-

têxtil e dispôs-se a armadura para a laje de betão (Figura 5.60). A necessidade de ter a ponte

fechada o menor tempo possível levou a optar pela colocação de uma malha electrosoldada

em vez dos tradicionais varões. A malha de aço, é uma solução apenas um pouco mais dis-

pendiosa e permite uma velocidade de execução muito superior.

Antes de iniciar a betonagem, montou-se uma passadeira sobre as armaduras no eixo longitu-

dinal do tabuliero com vista a suportar a mangueira de betão, já que o camião betoneira só

poderia estar num dos extremos da ponte (Figura 5.61).

Page 102: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

90

Figura 5.58 | Retirada da caixa de pavimento, Ponte de

Segura

Figura 5.59 | Compactação do terreno, Ponte de Segura

Figura 5.60 | Manta de geotêxtil e armadura para laje de

betão, Ponte de Segura

Figura 5.61 | Betonagem do tabuleiro, Ponte de Segura

Figura 5.62 | Execução da laje de betão, Ponte de Segura

Figura 5.63 | Laje de betão concluída, Ponte de Segura

Terminada a laje de betão (Figura 5.63), a aplicação do esquema de impermeabilização foi

executada por uma empresa especializada, tendo em atenção o tempo de cura do betão antes

da aplicação do primário (Figura 5.65). O esquema utilizado pela empresa para a impermeabili-

zação de tabuleiros de pontes e viadutos é o apresentado na Figura 5.64. Antes da última

Page 103: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

91

camada, teve de se harmonizar o tabuleiro com a restante estrada através de um ligeiro rebai-

xamento ao longo de poucos metros (Figura 5.66).

Figura 5.64 | Camada de desgaste em betão betuminoso. Solução sem isolamento térmico, sistema não aderido. A –

suporte; B – Camada de forma, regularização; C – Emulsão betuminosa, como primário de impermeabilização, tipo

IMPERKOTE F; D – membrana de betume polímero APP de 5,0 kg/m2, duplamente armada com uma armadura de

fibra de vidro e uma armadura de poliéster protegida a polietileno na face inferior e areia na face superior; E – camada

de desgaste, betão betuminoso.

Figura 5.65 | Colocação da impermeabilização, Ponte de Segura

Page 104: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

92

Figura 5.66 | Regularização da estrada de acesso à

ponte, Ponte de Segura

Figura 5.67 | Colocação do betuminoso, Ponte de Segura

A reabilitação da ponte previa ainda o revestimento das gárgulas com pingadeiras em cobre

em forma de meia-cana, ficando salientes 15cm em relação à face dos tímpanos. Na Figura

5.68 salienta-se um pormenor da integração das pingadeiras no sistema de impermeabilização,

tendo sido colocadas depois da camada de impermeabilização e antes da camada de betumi-

noso, devidamente seladas com o auxílio do maçarico.

Figura 5.68 | Pingadeiras em cobre, Ponte de Segura

ii. Drenagem

As pontes de alvenaria não possuem em geral adequados sistemas de evacuação e drenagem

de águas, razão pela qual esta penetra pelo interior da ponte e surge no extradorso dos arcos

ou escorre pelos paramentos verticais. Por vezes é necessário interferir não somente no perfil

da estrada ao longo da ponte e no melhoramento ou construção das caleiras, mas também

proceder à abertura de gárgulas através da alvenaria ou ao encaminhamento das águas para

sistemas de drenagem existentes na zona.

O planeamento destes sistemas deve ser feito com alguns cuidados. Em primeiro lugar, é

importante projectar a sua dimensão de acordo com a precipitação na região, de tal forma que

não sejam tão pequenos que não permitam o total escoamento das águas, nem tão grandes

Page 105: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

93

que constituam um perigo para a circulação de automóveis em cima da ponte. Se destinados a

expulsar a água do interior dos cofres, devem ter o cuidado de impedir a saída do material de

enchimento, nomeadamente de finos que facilmente são arrastados. Devem ainda permitir uma

fácil manutenção, pois precisam de ser desentupidos regularmente para que possam desem-

penhar da melhor forma a sua função.

Resta referir que é de todo o interesse associar estas intervenções à impermeabilização do

tabuleiro da ponte.

Figura 5.69 | Gágula original da estrutura, Ponte das

Eiras

Figura 5.70 | Novo sistema de drenagem, com colocação

de enrocamento no local em que a água atinge o talude,

Pontão do Pessegueiro

5.4 Leito do Rio

Por vezes é necessário interferir não só ao nível da estrutura mas também no leito do rio. A

erosão provocada pela corrente das águas introduz deformações no terreno que podem resul-

tar na instabilização da estrutura, daí que seja tão importante ter essas situações controladas.

i. Tapetes de Enrocamento

A solução de tapetes de enrocamento consiste numa camada de rochas, largadas ou coloca-

das à mão junto dos pilares, e é a mais frequentemente utilizada para contrariar os efeitos ero-

sivos, devido ao seu fácil dimensionamento, execução e custo relativo. O princípio básico desta

técnica é que colocando rochas mais pesadas no leito do rio do que os grãos lá presentes é

possível resistir melhor aos esforços d corte e à erosão que ocorrem junto aos pilares.

A zona mais problemática encontra-se imediatamente a montante do pilar, onde se irão locali-

zar preferencialmente os tapetes de enrocamento. A variedade de tamanhos de rocha garante

um maior travamento entre estas, daí que deva evitar tapetes de enrocamento uniforme, procu-

rando-se dispor uniformemente os maiores tamanhos de rocha sem criar uma camada de

maiores rochas na base e de menores rochas no topo. Um dos problemas deste tipo de protec-

ção é a migração de partículas do subsolo para fora do tapete através dos vazios do mesmo,

fazendo com que haja um assentamento do enrocamento, pelo que é imprescindível uma boa

Page 106: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

94

análise de cada caso particular.

Cardoso et al. (2004) dizem que, durante as cheias em rios aluvionares caracterizados pela

existência de transporte sólido, a aspiração de sedimentos através dos interstícios dos blocos

dos tapetes pode conduzir à respectiva destruição. Para fazer frente a este problema, devem

colocar-se filtros sob os tais tapetes. Os filtros podem ser granulares ou de geotêxtil.

Filtros de Geotêxtil - São a primeira opção e utilizam-se quando os furos aluvionares são

constituídos por areia. Não devem ser utilizados em rios com fundo de seixo devido à natureza

abrasiva dos seixos. Os filtros de geotêxtil devem respeitar as seguintes condições:

− A área coberta pelos filtros deveser inferior à dos tapetes.

− Devem ser suficientemente permeáveis para que não se instalem sub-pressões sus-

ceptíveis de originar o levantamento dos filtros e dos tapetes durante as cheias.

− Devem ser fechados para que não possam ser atravessados por uma percentagem

significativa de partículas finas do material do fundo. Muitas vezes, isto só é possível

colocando um filtro granular sob o filtro geotêxtil.

− Devem ser suficientemente resistentes para poderem ser cosidos ou pregados aos

pilares sem se romperem, uma vez que os pequenos orifícios podem dar origem a

infraescavações significativas.

− Devem ter durabilidades da ordem de 100 anos nas condições iniciais de instalação.

− Devem ser resistentes à acção dos raios ultravioleta.

− Os filtros de geotêxtil não devem ser utilizados em rios com fundo de seixo devido à

natureza abrasiva dos seixos.

Filtros Granulares - Utilizam-se nos casos em que não podem ser aplicados filtros de geotêxtil

e, ao contrário destes, devem ser aplicados sobre toda a área a proteger com enrocamento.

Existem três tipos diferentes de soluções de tapetes de enrocamento a serem ponderadas:

1. Com escavação antecedente do fundo, assente em filtro (Figura 5.71) – A profun-

didade mínima de escavação, coincidente com a espessura do tapete de enrocamento,

é de d= 2d50 . No entanto, se forem expectáveis cavidades de erosão a profundidade

de escavação e a espessura do tapete não devem ser inferiores à profundidade máxi-

ma esperada para essas cavidades.

Figura 5.71 - Corte tipo de um tapete de enrocamento em escavação e sobre um filtro de geotêxtil [5]

Page 107: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

95

2. Sem escavação antecedente do fundo, assente em filtro (Figura 5.72) - Neste caso,

independentemente da existência de filtro, a espessura do tapete de enrocamento

deve obedecer à condição d> 3d50 . Importa referir que esta solução implica o alisa-

mento prévio do leito do fundo, preenchendo as cavidades com enrocamento fino. Esta

solução não pode ser aplicada quando sejam possíveis erosões localizadas. Também

se torna inaplicável sempre que a espessura mínima do tapete de enrocamento seja

superior a 25% da altura de escoamento para o caudal de projecto.

Figura 5.72 - Corte tipo de um tapete de enrocamento sem escavação e assente em filtro geotêxtil [5]

3. Sem escavação antecedente do fundo, sem aplicação de filtro (Figura 5.73) - A

não colocação de filtro só é admissível quando o material de fundo não é susceptível

de ser sifonado através dos vazios do enrocamento, ou seja, quando o fundo é consti-

tuído por seixo.

Figura 5.73 | Colocação de enrocamento junto ao pilar, Ponte das Eiras

Page 108: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

96

Page 109: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

97

Capítulo 6

6 Considerações Finais

Terminada esta dissertação acerca da reabilitação e reforço das pontes de alvenaria, é indis-

pensável colocar em lugar de destaque a manutenção, como pilar fundamental desta área da

engenharia civil. Os melhores resultados são alcançados através de inspecções planeadas,

levadas de acordo com um sistema de prioridades, em que cada operação é planeada e orga-

nizada previamente. Esta abordagem sistemática e disciplinada permite lidar com uma grandes

margens de segurança e lucros, evitando intervenções de emergência quando a estrutura se

encontra perto do colapso. Em suma, é essencial promover cada vez mais a manutenção pre-

ventiva em detrimento da correctiva.

Neste seguimento, e apoiando a preocupação de que nos dias que correm ainda não é dada a

devida atenção à manutenção das pontes, estão as causas da origem das anomalias nestas

estruturas. Verifica-se que por mais variadas que estas possam ser, a maioria deriva da falta

de observação e cuidado regular. Tal é o exemplo da água, quando presente em locais da

estrutura em que a sua circulação não foi prevista, nem é atendida durante longos períodos de

tempo.

Quando é necessário praticar intervenções de reabilitação e reforço é fundamental ter em men-

te que a maioria das pontes de alvenaria é representativa de várias épocas e técnicas constru-

tivas. Fazem parte de um importante património que se deve procurar descaracterizar o menos

possível. As técnicas de reforço podem ser mais ou menos intrusivas, e a sua aplicação deve

ser convenientemente estudada para cada caso de aplicação.

Page 110: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

98

7

8 Referências Bibliográficas

[1] Adam, J., Roman Building – Material and Techniques. B.T. Batsford Ltd, London, 1994

[2] Appleton, Júlio e Nunes da Silva, João, Reabilitação e reforço da Ponte deTavira, A2P

Consult Lda

[3] Brandão, A., Estradas e Pontes Romanas a Norte do Tejo, MOPTC-SEOP Junta Autó-

noma de Estradas, Lisboa, 1995

[4] Brandão, A., Estradas e Pontes Romanas a Sul do Tejo, MOPTC-SEOP Junta Autó-

noma de Estradas, Lisboa, 1995

[5] Cardoso, Rui Alberto Ferreira, Infraescavação em Pilares de Pontes, Dissertação de

mestrado em Engenharia Civil, Universidade de Aveiro, 2008

[6] Carita, H; Cardoso, H., Pontes em Portugal, Secil, 1997

[7] Ferreira, M. L. Rosa , Obras de Arte de Alvenaria em Portugal, anomalias, técnicas de

reabilitação e gestão, Dissertação para a obtenção do grau de mestre em construção,

IST, 2008

[8] http://wikipedia.org

[9] http://www.imperalum.com

[10] http://www.oz-diagnostico.pt/

[11] ICOMOS, Recommendations for the Analysis, Conservation and Structural Restoration

of Architectural Heritage, international Council on Monuments and Sites, 2003

[12] Lorena, M.; Martins, F.; David, J. e Inácio, R.,Projectos e obras – Ponte Ferroviária do

Tâmega, Engenharia e Vida, n.º 30, Dezembro de 2006, pp. 26-31, Lisboa, 2006

[13] Martins, J., Análise de pontes de alvenaria em arco. Aplicação à ponte do Soeiro, Rela-

tório de projecto individual da licenciatura em Engenharia Civil, Universidade do Minho,

Guimarães, 2004

[14] Mateus, J. M. – Técnicas tradicionais de construção de alvenarias. Lisboa, livros Hori-

zonte, Novembro 2002

Page 111: Reabilitação e Reforço de Pontes de Alvenaria Dissertação para

99

[15] Melville, Bruce W., and Stephen E. Coleman. Bridge Scour. Highlands Ranch: Water

Resources Publications, LLC, 2000.

[16] Monteiro, B., Ponte do Sabor Sobre o Rio Sabor – reabilitação e reforço da obra de

arte, Relatório de Estágio, H-Tecnic, 2008

[17] Oliveira, D. & Lourenço, P, Repair of a historical stone masonry arch bridge, Taylor &

Francis, 2006. ISBN

[18] Oliveira, D. & Lourenço, P. 2004. Strengthening design of Negrelos Bridge, Report 04-

DEC/E-24 (in Portuguese), Universidade do Minho, Guimarães, Portugal.

[19] Oliveira, D. & Lourenço, P. Repair of stone masonry arch bridges, INTERNATIONAL

CONFERENCE ON ARCH BRIDGES, 4, Barcelona, 2004 - "ARCH'04

[20] Prado, Rubens; Vaz, Nuno e Faísca, João. Reabilitação e Reforço de Pontes com a

Tecnologia de Microestacas, OPCA S.A., Lisboa

[21] Rodrigues, Neuza – Reabilitação de Pontes Históricas de Alvenaria, Dissertação para a

obtenção do grau de mestre em engenharia de estruturas, IST, 2008

[22] Silva, Vítor Cóias, Inspecções e Ensaios na Reabilitação de Edifícios, IST Press, Lis-

boa 2006

[23] Sowden, A.M. (Ed.) (1990) ,The maintenance of Brick and Stone Masonry Structures,

E.&F.N. Spon

[24] Vieira, A., Manual de Inspecções de Rotina, Sistema de Gestão de Obras de Arte –

SGOA, EP – Estradas de Portugal, E.P.E., Lisboa, 2005

[25] Vieira, A., Manual de Inspecções Principais, Sistema de Gestão de Obras de Arte –

SGOA, EP – Estradas de Portugal, E.P.E., Lisboa, 2005

[26] Vieira, A., Manual de Inspecções Especiais, Sistema de Gestão de Obras de Arte –

SGOA, EP – Estradas de Portugal, E.P.E., Lisboa, 2005