Reabilitação e Reforço de Obras de Arte

Experiência da EP

Tiago Rodrigues, Dep. Obras ArteMonte da Caparica, 12 Nov. 2012

A Empresa

A EP – Estradas de Portugal, SA, é uma sociedade anónima de capitais públicos, tendo surgido depois de algumas transformações ocorridas desde 1927, ano em que nasce a Junta Autónoma das Estradas (JAE).

Missão

[…] financiamento, conservação, exploração , requalificação e alargamento das vias que integram a Rede Rodoviária Nacional […]”

No âmbito das estruturas que integram a rede, consiste na garantia de:

– Condições de segurança ;– Níveis de serviço apropriados;– Gestão adequada da vida útil das estruturas;

Gestão de Obras de Arte

O Sistema de Gestão de Conservação permite uma correta organização e tratamento de toda a informação relativa às Obras de Arte, constituindo um instrumento fundamental na Conservação destas estruturas.

PatrimónioDistribuição por tipo das obras de arte da EP (a 15 de Maio de 2012)

534 509

Outras PassagemAgrícola

Passagem dePeões

PassagemHidráulica

PassagemInferior

PassagemSuperior

Ponte Túnel Viaduto

Património

Dimensão das obras de arte da EP (a 15 de Maio de 2012)

55%29%

9%6%1%

<10m [10;50[ [50;100[ [100;500[ >500

Património

Tipo de Material das obras de arte da EP (a 15 de Maio de 2012)

4% 3%Betão Armado

Alvenaria

Betão Pré-esforçado

Estruturas TubularesMetálicas (tipo ARMCO)

Estruturas Metálicas eMistas (Aço/Betão)

Exemplos de Intervenções

Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres

Ponte de Santa Margarida do Sado Ponte de Mosteirô

Descrição Geral

• Via superior - E.N. 122

• Localização - Mértola

• Data da construção – 1861

• Data do alargamento - 1963

• Comprimento total - 116 m

• Largura total do tabuleiro - 10,90m

• 5 arcos de alvenaria de tijolo (8,50+3x12,50+8,50m) com molduras

em cantaria

• Muros tímpano de alvenaria de tijolo revestida a reboco de cal,

sendo prolongados nos encontros em muros de avenida do mesmo

material

Solução Estrutural

• Alargamento do tabuleiro com laje

maciça de betão armado apoiada sobre

a estrutura existente

• Apoios intermédios em cantaria de

mármore

Trabalhos Realizados no âmbito do Projecto de Reabilitação

- Levantamento Topográfico

- Caracterização Geométrica

- Levantamento dos Serviços Afectados

- Inspecção Principal

- Ensaios de Caracterização dos Materiais

(Alvenarias e Betão)

- Avaliação da Capacidade Estrutural

- Projecto de Execução

Projectista: PCA

Principais anomalias detectadas

• Fendas verticais, abertura de juntas nos

blocos de cantaria e juntas

desguarnecidas nos pilares;

• Delaminação do betão do tabuleiro com

armaduras corroídas e expostas;

• Fissuração longitudinal e manchas de

infiltrações nas abóbadas dos arcos;

• Erosão dos tijolos e destacamento do

reboco;

Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas

• Trabalhos de reparação:

- Encontros e muros tímpano:

Remoção de reboco deteriorado ou

descolado, aplicação de rebocos à

base de cal hidráulica e pintura;

- Arcos, Intradorso: Injecção de

fendas com caldas à base de cal

hidráulica, preenchimento de

lacunas com argamassas de cal

hidráulica ou com tijolos, e pintura

de protecção incolor;

• Trabalhos de reparação:

- Apoios Intermédios, cantaria: Injecção de

fendas com caldas à base de cal

hidráulica, preenchimento de juntas com

argamassa de cal hidráulica e de lacunas

em cantaria com material pétreo de

natureza idêntica e resina epoxídica;

- Tabuleiro de betão: Reparação de betão

delaminado, selagem de fissuras na laje

através de resina epoxídica e pintura;

• Trabalhos de reforço:

- Montagem de tirantes metálicos

que atravessam o enchimento do

tabuleiro entre muros tímpano;

- Montagem de cintas metálicas

em torno dos apoios intermédios;

Ponte de Santa Margarida do Sado

Descrição Geral

• Localização – Grândola

• Número de vãos – 2 (50m cada)

• Largura total do tabuleiro - 8,40m

• Projecto – Eng.º Ferrugento

Gonçalves (JAE)

Superestrutura em tramos

metálicos simplesmente apoiados

Tabuleiro inferior em B.A. apoiado

numa grelha de vigas metálicas

Pilar e encontros

em cantaria de

cálcário

Vigas principais do tipo Pratt

constituídas por perfis compostos

realizados com chapas rebitadas

- Inspecção Principal e Subaquática

- Ensaios de Caracterização dos Aços

- Prospecção Geotécnica

Projectista: A2P

• Corrosão nas vigas metálicas principais e

grelha de apoio da laje, em zonas de juntas

entre perfis e em alguns rebites;

• Corrosão significativa das cantoneiras da

base das guardas e de ligação do passeio à

laje, dos perfis UNP e chapas dos passeios;

• Deterioração significativa da laje do tabuleiro,

com corrosão de armaduras na face inferior;

• Elevado desgaste do pavimento;

Não é possível apresentar esta imagem de momento.Não é possível apresentar esta imagem de momento.

Resultados dos Ensaios de Caracterização de Materiais

• O aço dos elementos estruturais pode ser classificado como S 235

e apresenta características de boa ductilidade;

• Nos ensaios de fadiga não foram observadas situações de rotura

ou fissuração dos provetes;

• A análise da soldabilidade realizada através de ensaios mecânicos e

metalográficos mostrou que os aços são soldáveis;

• Através de carotagem verificou-se que o tabuleiro é constituído por uma laje

estrutural de 20cm, seguida de uma camada de betão de enchimento

ligeiramente armada com espessura de 9cm e do pavimento betuminoso;

• Reabilitação Geral da Estrutura Metálica:

- Substituição da chapa metálica dos passeios, das cantoneiras e perfis

“U” com corrosão significativa;

- Substituição da rede metálica das guardas interiores dos passeios;

• Reabilitação Geral da Estrutura Metálica:

- Substituição de perfis e chapas

metálicas danificadas ou degradadas;

- Decapagem e pintura de todos os

elementos metálicos;

• Reforço da Estrutura Metálica:

- Reforço das ligações das diagonais

do 2º e 3º módulo das vigas principais;

- Reforço das ligações dos montantes

entre o 1º e o 2º módulo das vigas

principais;

- Reforço das ligações das carlingas

aos montantes das vigas principais;

• Laje do tabuleiro:

- Reparação local na face inferior,

com reposição das armaduras

expostas e revestimento superficial

por pintura;

- Substituição dos lancis por uma

viga com capacidade resistente

adequada;

• Reabilitação geral:

- Remoção da camada superior de

betão de enchimento,

impermeabilização e repavimentação

do tabuleiro e das zonas adjacentes;

- Colocação de juntas de dilatação

nos encontros e entre painéis da laje

do tabuleiro;

- Reparação e protecção por pintura

dos guarda-corpos de betão;

• Introdução de Batentes em Neoprene nos Encontros:

- Com o objectivo de limitar

o deslocamento longitudinal

da obra sob a acção sísmica

foram introduzidos batentes

longitudinais em neoprene

entre as cordas inferiores

das vigas principais e o

espelho dos encontros;

• Reforço do Estribo do Pilar Central:

- A intervenção de reforço no pilar

central consistiu na execução de uma

cinta de betão no estribo de modo a

absorver e transmitir de forma

uniforme ao pilar as forças

horizontais associadas à acção

sísmica transmitidas pelos aparelhos

de apoio;

Aspecto Final da Intervenção

Ponte de Mosteirô

Descrição Geral

• Localização – Baião

• Número de vãos – 3

• Largura total do tabuleiro – 9,00m

• Projecto – Prof. Edgar Cardoso

Ponte de Mosteirô

• Viga contínua com um vão central de 110,0 m e vãos extremos de 42,0 m, apoiada sobre pilares de alvenaria e sobre os encontros;

• O tabuleiro é constituído por uma viga caixão de inércia variável com almas vazadas, em betão armado pré-esforçado na direcção longitudinal;

Ponte de Mosteirô

• Os pilares têm secção oval com cerca de 3,40 m na direcção longitudinal da obra e 8,00 m na direcção transversal;

• Os pilares actuais resultaram dos trabalhos de reforço dos pilares de alvenaria da antiga ponte de Mosteirô localizada no mesmo local;

• Da antiga ponte foi abandonado o pilar central, tendo sido cortada a zona superior em cerca de 3,5 m;

• Tanto os pilares como os encontros são fundados directamente por meio de sapatas de fundação;

Ponte de Mosteirô

Reabilitação e Reforço nos Anos 90

• Inicialmente, os aparelhos de apoio sobre os encontros foram ligados às carlingas do tabuleiro através de tirantes em aço de alta resistência de modo a oferecer resistência ao levantamento do tabuleiro;

• No início dos anos 90 deu-se a rotura de 5 dos 8 tirantes na carlinga do encontro do lado de Cinfães, levando ao levantamento do tabuleiro que se traduziu num desnível de 5 cm na junta de dilatação;

• Logo após a detecção do problema, foi instalado provisoriamente um carregamento de areia de cerca de 130ton para anular o levantamento ocorrido, permitindo a passagem do tráfego em segurança e a restituição da ligação;

• Na beneficiação foram colocados na carlinga do tabuleiro do lado de Cinfães, 8 varões de alta resistência, em substituição dos tirantes afectados, refazendo a ligação entre o tabuleiro e os aparelhos de apoio;

Ponte de Mosteirô

Reabilitação e Reforço nos Anos 90

• Procedeu-se também ao reforço da ligação, com a colocação de 4 cabos pré-esforçados em ambos os encontros, desde o pavimento à base da fundação dos muros de testa;

• Como consequência, para as cargas permanentes, a força aplicada nos aparelhos de apoio resulta próxima de zero;

Ponte de Mosteirô

- Inspecção Principal e Subaquática

- Ensaios de Caracterização dos Materiais

- Prospecção Geotécnica

Projectista: COBA

Ponte de Mosteirô

• Fissuração da laje inferior da viga caixão do tabuleiro no meio vão principal da obra;

• Deslocamento transversal dos eixos dos aparelhos de apoio;

• Fissuração transversal nos elementos estruturais diagonais da superestrutura que se encontram “traccionados”, com oxidação;

• Degradação das zonas de ancoragem dos cabos de pré-esforço verticais na carlinga do tabuleiro junto aos encontros;

Ponte de Mosteirô

Resultados dos Ensaios de Caracterização de Materiais

• Recobrimentos médios da ordem dos 30 mm, sendo o mínimo obtido de 20 mm;

• A profundidade de carbonatação é inferior a 5 mm sendo na generalidade obtida apenas 2 mm de profundidade;

• Os valores de velocidade de propagação de ultra-sons obtidos permitiram verificar tratar-se de um betão de excelente qualidade;

• Os resultados obtidos nos ensaios à compressão variaram entre 56 MPa e 109 MPa, verificando-se na generalidade dos casos ser superior a 70 MPa;

• Não foi detectado o risco de corrosão activa das armaduras e qualquer sinal de reacção álcalis-sílica ou outro tipo de reacção;

Ponte de Mosteirô

Resultados da Avaliação Estrutural

• Deficiente ligação vertical do tabuleiro aos encontros - A reacção nos aparelhos de apoio para as cargas permanentes era próxima de zero;

• Fissuração excessiva na laje inferior do tabuleiro - Na zona central do vão principal, num comprimento de cerca de 35 m, não estava verificado o estado limite de largura de fendas;

• Resistência à tracção nas diagonais traccionadas - As diagonais traccionadas, sobretudo as localizadas no vão central, não verificavam a segurança ao estado limite último de tracção.

• Resistência à tracção da laje inferior na zona central do vão principal – As tensões de tracção de cálculo máximas na laje inferior, eram muito superiores à tensão resistente de cálculo do aço das armaduras existentes. As fendas existentes indiciavam a plastificação das armaduras, passando o tabuleiro a ter um comportamento próximo de uma viga rotulada a meio-vão, reduzindo-se assim a rigidez global da estrutura.

Ponte de Mosteirô

• Plataformas de Trabalho:

- Garantia de calado aéreo mínimo de

7,20m;

- Criação de ambiente climaticamente

controlado;

- Revestimento das plataformas com

telas impermeáveis para garantir a

protecção do meio ambiente envolvente;

- Limitação de peso face aos

condicionamentos resultantes da

avaliação estrutural;

Ponte de Mosteirô

• Reforço das Diagonais Traccionadas:

- Colocação de chapas metálicas de aço laminado nas faces interiores das

diagonais;

Ponte de Mosteirô

• Reforço da Laje Inferior do Vão Principal:

- Selagem e injecção com resina epoxi das fendas existentes;

- Instalação de cabos de pré-esforço exterior na face superior da laje;

- Colocação por colagem, de laminados de polímero reforçado com fibras de carbono (CFRP);

Ponte de Mosteirô

• Reforço da Ligação Horizontal do Tabuleiro ao Encontro Fixo:

- Reforço por encamisamento dos plintos de modo a dotar os apoios de

resistência suficiente para a acção sísmica regulamentar;

Ponte de Mosteirô

• Reforço da Ligação Vertical do Tabuleiro aos Encontros:

- Introdução de 2 cabos de pré-esforço adicionais por encontro, ancorados

numa treliça metálica, para garantir que os aparelhos de apoio se

mantenham sempre comprimidos;

Ponte de Mosteirô

• Reforço das Paredes dos Contraventamentos do Tabuleiro sobre os

Pilares:

- Colocação de chapas

metálicas de aço laminado

nas faces inferior e superior

da laje;

Ponte de Mosteirô

• Reabilitação Geral:

- Reparação de alvenarias e

refechamento de juntas entre blocos

de alvenaria nos pilares;

- Demolição parcial do pilar afundado

existente;

- Reparação de fendas, de betão

segregado, degradado ou deteriorado;

- Reparação do pavimento;

Ponte de Mosteirô

• Reabilitação Geral:

- Reparação das argamassas de selagem

das cabeças de ancoragem dos cabos de

pré-esforço existentes;

- Reabilitação das juntas de dilatação

existentes;

- Pintura geral da estrutura com tinta

acrílica;

- Pintura e protecção anti-corrosiva dos

aparelhos de apoio;

Ponte de Mosteirô

Aspecto Final da Intervenção

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