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REPARAÇÃO E REFORÇO DO VIADUTO DA FONTE NOVA
Válter J. G. Lúcio
Eng. Civil
VERSOR – Consultas, Estudos e
Projectos, Lda
Prof. Associado da FCT/UNL
Investigador do ICIST
António M. Pinho Ramos
Eng. Civil
VERSOR – Consultas, Estudos e
Projectos, Lda
Assistente da FCT/UNL
Investigador do ICIST
SUMÁRIO
O viaduto da 2ª Circular sobre a Estrada de Benfica (Fonte Nova), em Lisboa, foi sujeito a
intervenções de reparação e reforço durante o ano de 1999. Estes trabalhos tiveram como
objectivo corrigir anomalias estruturais e não estruturais que esta obra de arte apresentava, e
colocavam em risco a sua durabilidade e a segurança do tráfego rodoviário.
Na presente comunicação descrevem-se as intervenções efectuadas, em particular o reforço das
vigas com pré-esforço exterior, a reparação das zonas com sintomas de corrosão e a
beneficiação do pavimento e do sistema de drenagem.
1. INTRODUÇÃO
A presente comunicação refere-se ao projecto e aos trabalhos de reparação e reforço do viaduto
da 2ª Circular sobre a Estrada de Benfica (Fonte Nova), em Lisboa, promovidos pela Direcção
Municipal de Infra-estruturas e Saneamento da Câmara Municipal de Lisboa. Este projecto foi
elaborado na sequência do concurso público de concepção/reparação promovido pela CML em
Janeiro de 1998, no qual a VERSOR Lda apresentou um anteprojecto integrado na proposta da
empresa SOPROEL, Sociedade de Projectos, Representações, Obras e Estudos, Lda.
O viaduto pertence à CML e está catalogado com o nº 7-3A, tendo sido construído em 1974,
pelo empreiteiro José Matias - Alves Ribeiro Lda. A obra tem um comprimento de 207m entre
apoios extremos, distribuídos por sete vãos, e uma largura de tabuleiro de 25m, na qual se
incluíam dois passeios (2x1.25m) um separador central (1.5m) e duas faixas de rodagem com
10.5m cada. A obra desenvolve-se em curva, com 588m de raio, sentido E-W.
O tabuleiro entre pilares é constituído por 7 vigas longitudinais, com comprimentos variáveis
entre 24.25m e 25m, afastadas entre si de 3.58m. Transversalmente existem carlingas a terços
do vão e carlingas nos apoios. As vigas longitudinais são pré-fabricadas e pós-esforçadas,
sendo a laje betonada em obra para solidarização do conjunto. As carlingas flutuantes são
também pré-esforçadas na sua zona central.
Os tabuleiros assim constituídos apoiam em pórticos transversais, com 6m de largura, e nos
encontros extremos. Os pórticos são compostos por pilares em X em betão armado, e por uma
viga em caixão em betão armado pré-esforçado.
As vigas longitudinais do tabuleiro apoiam em placas de neoprene com 0.25x0.40x0.02m
(apoios móveis) numa extremidade, e em placas de chumbo com 0.25x0.40x0.006m (apoios
fixos) na outra extremidade. O apoio fixo é materializado com armadura longitudinal ligando a
laje do tabuleiro à laje do banzo superior dos caixões transversais.
Os encontros são do tipo perdido, constituídos pela viga de estribo, fundada em duas fiadas de
estacas, tendo o encontro nascente um muro de testa.
Os materiais considerados no projecto do viaduto são os seguintes: Pilares, Vigas e
Lajes - Betão B35 e Aço A400; Encontros e encabeçamentos das estacas - Betão B30 e
Aço A240; Estacas - Betão B18 e Aço A240. O pré-esforço é constituído por cabos com 12
fios 7mm de diâmetro, de aço com fpy=1600MPa, fpu=1750MPa, tendo sido traccionados a
fp0=1350MPa.
2. DESCRIÇÃO DAS ANOMALIAS
Segundo um relatório publicado pelo ICIST |1|, as anomalias detectadas no viaduto foram
classificadas em patologias estruturais, patologias de durabilidade e patologias não estruturais.
Em relação às patologias estruturais, o referido relatório apresenta as seguintes: flechas
permanentes significativas nas vigas (cerca de 80mm); fissuração generalizada de flexão
(wmax=0.38mm, com afastamentos entre 0.20m e 0.30m) e de esforço transverso; grandes
vazios, com bainha exposta, na viga Norte do extremo Poente; deteriorações diversas na zona
inferior das vigas devido ao embate de veículos; profundidades de carbonatação nas vigas, lajes
e pilares entre 14mm e 25mm, tendo nalguns casos ultrapassado a espessura do recobrimento
das armaduras.
As patologias de durabilidade detectadas são: acumulação de detritos, plantas e lama nas zonas
dos apoios, havendo alguns apoios de neoprene deteriorados; manchas superficiais de oxidação
na laje do tabuleiro, em especial nas zonas das juntas de betonagem sob os passeios e sob o
separador central; algumas vigas com manchas resultantes da corrosão das armaduras, em
especial dos estribos; caixões transversais ao tabuleiro, em especial nas zonas das juntas do
tabuleiro, com zonas com betão delaminado e corrosão nas armaduras; pilares com betão
descascado e corrosão nas armaduras, em especial junto à base; encontros com manchas
brancas, denotando a presença de sais superficiais, fendas e corrosão nas armaduras.
As patologias não estruturais listadas no referido relatório são: guarda corpos muito
deteriorados; infiltrações de água pela laje do tabuleiro por deterioração das juntas móveis,
havendo nalguns casos delaminação do betuminoso; sistema de drenagem de água
inoperacional por falta de manutenção; deterioração do sistema de iluminação inferior;
acumulação de detritos e vegetação entre os passeios e os guarda-rodas, com deterioração
destes últimos.
3. DESCRIÇÃO DOS TRABALHOS REALIZADOS
Para eliminar as anomalias descritas e as sua causas, e aumentar o tempo de vida útil da obra,
foram realizados os trabalhos que a seguir se descrevem.
3.1. Trabalhos de reforço estrutural
3.1.1. Análise e reforço da estrutura do tabuleiro
Da análise efectuada ao projecto conclui-se que a estrutura foi devidamente dimensionada para
as acções regulamentares em vigor à data do projecto. Apesar deste facto, a obra evidenciava
fendilhação acentuada, quer de flexão quer de esforço transverso, e ainda deformações
excessivas, muito superiores à deformação teórica esperada.
Estas anomalias estruturais poderão resultar do processo construtivo, como é referido no
relatório do ICIST |1|, e/ou de perdas de pré-esforço muito superiores ao previsto no projecto.
Admitindo esta última hipótese, o reforço teve como objectivos: a redução da abertura das
fendas, aumentando a rigidez e a durabilidade da estrutura; a diminuição da flecha instalada e o
aumento da resistência à flexão e ao esforço transverso.
Concebeu-se então uma solução de reforço com pré-esforço exterior, com barras de aço de alta
resistência. Além do pré-esforço efectuou-se também o encamisamento da alma da vigas nas
zonas extremas onde o esforço transverso é mais importante.
Figura 1 – Alçado longitudinal tipo duma viga interior.
De referir que a solução encontrada foi de encontro à condicionante existente de reduzir ao
mínimo indispensável a intervenção na parte superior do tabuleiro, de forma a não interromper
o trânsito no viaduto, visto que este constituí um eixo viário de grande importância.
Figura 2 – Aspecto duma viga reforçada.
Figura 3 – Pormenor de uma ancoragem activa (vigas interiores).
Em cada viga longitudinal a solução de pré-esforço exterior é composta por dois pares de
barras de 32mm de diâmetro, rectas, ancoradas entre uma carlinga flutuante e a extremidade
oposta da viga. As barras são ancoradas em blocos de betão moldados junto das extremidades
das vigas e nas carlingas. Estes blocos de ancoragem são em betão armado, também
pré-esforçados transversalmente contra a alma da viga, com duas barras de 25mm de diâmetro.
Os trabalhos de aplicação do pré-esforço foram efectuados pela VSL, Sistemas de Portugal,
SA. Os materiais utilizados foram o betão B40, o aço A500NR em varões e aço A835/1030 nas
barras de pré-esforço (Macalloy).
Note-se que o efeito do pré-esforço não poderá nunca eliminar por completo as deformações
existentes. As deformações existentes antes da intervenção de reforço estrutural, resultaram não
só da deformação elástica da estrutura e da fendilhação, mas também da deformação por
fluência do betão. O pré-esforço do reforço permite recuperar parcialmente a deformação
elástica e a deformação devida à fendilhação, mas não pode recuperar a deformação por
fluência do betão.
Figura 4 – Pormenor de uma ancoragem activa (vigas extremas).
3.1.2. Análise dos pilares e fundações
A estrutura foi verificada para a acção sísmica, tendo-se constatado que o dimensionamento dos
pilares, embora esteja correcto para as acções consideradas na regulamentação em vigor à data
do projecto, não verifica a segurança para as condições da regulamentação actual. É opinião
dos autores deste estudo que é razoável não efectuar o reforço dos pilares para os adaptar à
regulamentação actual.
3.1.3. Regulamentos
No projecto foi considerada a regulamentação portuguesa em vigor no que se refere à
segurança e acções RSA |2| e ao betão armado REBAP |3|. Foram ainda consultados os
regulamentos em vigor à data do projecto da obra, nomeadamente o RESEP |4| e o REBA |5|.
Para os assuntos que não eram objecto de regulamentação portuguesa em vigor, foram seguidas
as recomendações do CEB e da FIP |6|.
3.2. Trabalhos de reparação do betão estrutural
O betão estrutural que apresentava delaminação ou desagregação foi saneado e reparado com
argamassa não retráctil. No caso das anomalias terem sido causadas por corrosão das
armaduras, estas foram limpas, ou substituídas nas situações em que havia redução significativa
da sua secção.
As fendas que não foram fechadas pelo reforço com o pré-esforço exterior, foram injectadas
com resina epoxi.
Todo o betão estrutural exposto foi pintado com tinta acrílica impermeável por forma a travar a
evolução do processo de carbonatação do betão e impedir a corrosão das armaduras (Sikagard
550W Elastic + 680S Betoncolor da Sika).
3.3. Outros trabalhos de reparação
Como forma de eliminar as infiltrações de águas pluviais procedeu-se à substituição do
pavimento betuminoso, já bastante degradado, e à substituição das juntas móveis do tabuleiro.
Foram ainda substituídos os aparelhos de apoio móveis por novas placas de neoprene.
A espessura do novo tapete betuminoso é variável por forma a eliminar as ondulações do
pavimento devido à deformação do tabuleiro.
Os passeios e o separador central foram demolidos criando-se uma protecção para peões e uma
caleira, mais eficiente que a original, para drenagem das águas pluviais. As caleiras foram
impermeabilizadas com telas asfálticas devidamente protegidas.
Os guarda-corpos existentes foram demolidos e substituídos por guardas metálicas modulares, e
as vigas de bordadura e os acrotérios foram reparados e pintados com tinta acrílica.
Foi colocado um pavimento hidráulico no talude junto ao encontro poente para protecção deste.
3.4. Outros trabalhos
Para protecção da parte inferior da estrutura contra o embate de veículos foram colocadas
barras horizontais de pré-aviso nos dois vãos a nascente, em que o gabarit é bastante pequeno,
de modo a evitar a circulação de veículos pesados neste vãos.
4. ENSAIOS DE CARGA
Foram realizados ensaios de carga em três vãos do viaduto, antes e depois de efectuado o
reforço estrutural. Durante estes ensaios foram medidas as flechas a meio vão de uma viga
exterior. Os veículos usados nos ensaios de carga tinham 34 750kg e 40 200kg de peso,
respectivamente antes e após o reforço estrutural.
Figura 5 – Esquema de cargas do veículo usado no ensaio após o reforço.
Nos Quadros 1 e 2 apresentam-se os valores das flechas a meio vão de uma viga exterior
obtidos nos ensaios, respectivamente antes e após o reforço. A flecha teórica, obtida com um
modelo de elementos finitos, admitindo o comportamento elástico dos materiais e para o
veículo de 40 200kg, é de 9mm. Na última coluna do Quadro 2 apresenta-se a relação entre as
flechas dos dois ensaios com o veículo parado (corrigindo o valor da carga do primeiro ensaio
e considerando a linearidade do comportamento da estrutura).
Quadro 1 – Flechas a meio vão de uma viga exterior obtidas no ensaio de carga efectuado antes
do reforço.
aensaio (mm)
VÃO Veículo
parado
Veículo a
60km/h
4º 16.0 13.2
6º 13.5 12.6
7º 17.8 16.2
Quadro 2 – Flechas a meio vão de uma viga exterior obtidas no ensaio de carga efectuado após
o reforço.
aensaio (mm)
VÃO Veículo
parado
Veículo a
60km/h
Veículo a
80km/h
Frenagem a
40km/h aapós / a”antes”
4º 9.0 8.5 8.2 8.4 0.49
6º 9.2 8.4 8.0 8.2 0.59
7º 9.3 8.7 8.9 8.9 0.45
1.55 1.85
40 200kg
1.40 3.15 1.55
Os resultados, que se apresentam nos quadros anteriores mostram que o reforço efectuado
reduziu significativamente as deformações da estrutura, duplicando praticamente a sua rigidez
inicial. Os valores das flechas obtidos após o reforço são da mesma ordem de grandeza dos
valores teóricos.
RFERÊNCIAS
|1| - Relatório ICIST EP Nº22/97, “Avaliação Estrutural das Obras de Arte da 2ª Circular -
Viaduto da Fonte Nova - nº 11-7A - 2º Relatório”, Junho de 1997.
|2| - RSA - Regulamento de Segurança e Acções em Estruturas de Edifícios e Pontes;
Decreto-Lei nº 235/83 de 31 de Maio.
|3| - REBAP - Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-esforçado; Decreto-Lei nº
349-C/83 de 30 de Julho.
|4| - RESEP - Regulamento de Solicitações em Edifício e Pontes; Decreto nº 44041 de 18 de
Nov. de 1961.
|5| - REBA - Regulamento de Estruturas de Betão Armado; Decreto nº 47723 de 20 de Maio de
1967.
|6| - CEB-FIP MC90 - Model code for concrete structures; Bulletin d'Information nº 203,204 e
205, CEB - Comité Internationale du Béton, 1991.