( PDF ) Proposta de manual para inspeção de pontes e viadutos em concreto armado: discussão sobre a influência dos fatores ambientais na degradação de obras-de-artes especiais

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Tese apresentada à Divisão de Pós-Graduação do Instituto Tecnológico de

Aeronáutica como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre

em Ciências do Programa de Estudos de Mestrado no Curso de Engenharia

de Infra-Estrutura Aeronáutica, Área Infra-Estrutura Aeroportuária.

Julia Wippich Lencioni

Proposta de Manual Para Inspeção de Pontes e Viadutos em

Concreto Armado – Discussão sobre a Influência dos Fatores

Ambientais na Degradação de Obras-de-Arte Especiais

Tese aprovada em sua versão final pelos abaixo assinados

................................

Homero Santiago Maciel

Pró-Reitor de Pós-Graduação e Pesquisa

Campo Montenegro

São José dos Campos, SP – Brasil

2005

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Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP)

Divisão Biblioteca Central do ITA/CTA

Lencioni, Julia Wippich

Proposta de Manual Para Inspeção de Pontes e Viadutos em Concreto Armado – Discussão Sobre a

Influência dos Fatores Ambientais na Degradação de Obras-de-Arte Especiais / Julia Wippich Lencioni.

São José dos Campos, 2005.

187f.

Tese de Mestrado – Curso de Engenharia de Infra-Estrutura Aeronáutica. Área de Infra-Estrutura

Aeroportuária – Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2005. Orientadora: Maryangela Geimba de Lima.

1. Pontes e viadutos. 2. Inspeção. 3. Durabilidade. I. Centro Técnico Aeroespacial. Instituto

Tecnológico de Aeronáutica. Divisão de Engenharia de Infra-Estrutura Aeronáutica. II.Título

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

LENCIONI, Julia Wippich. Proposta de Manual Para Inspeção de Pontes e Viadutos em

Concreto Armado – Discussão Sobre a Influência dos Fatores Ambientais na

Degradação de Obras-de-Arte Especiais. 2005. 187f. Tese de Mestrado em Engenharia de

Infra-Estrutura Aeroportuária – Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos.

CESSÃO DE DIREITOS

NOME DO AUTOR : Julia Wippich Lencioni

TÍTULO DO TRABALHO: Proposta de Manual Para Inspeção de Pontes e Viadutos em Concreto

Armado – Discussão Sobre a Influência dos Fatores Ambientais na Degradação de Obras-de-

Arte Especiais.

TIPO DO TRABALHO/ANO: Tese / 2005

É concedida ao Instituto Tecnológico de Aeronáutica permissão para reproduzir cópias desta

tese e para emprestar ou vender cópias somente para propósitos acadêmicos e científicos. O

autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta tese pode ser reproduzida

sem a autorização do autor.

___________________________

Julia Wippich Lencioni

Avenida Francisca de Almeida Santos, 163 – Vila Santos

12.280-010 – Caçapava - SP

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Proposta de Manual Para Inspeção de Pontes e Viadutos em

Concreto Armado – Discussão Sobre a Influência dos Fatores

Ambientais na Degradação de Obras-de-Arte Especiais

Julia Wippich Lencioni

Composição da Banca Examinadora:

Prof. Régis Martins Rodrigues Presidente ITA

Prof

Maryangela Geimba de Lima Orientadora ITA

Prof.

José Bento Ferreira FEG/UNESP

Prof. Luiz Carlos Pinto da Silva Filho UFRGS

ITA

DEDICATÓRIA

À Leandro e Irene,

Erika e Anderson,

e Waltencir.

AGRADECIMENTOS

Agradeço à minha orientadora, Profª Drª Maryangela Geimba de Lima por, além de ser

orientadora, ser amiga e companheira.

Agradeço ao Profº Drº José Bento Ferreira, por quem, após ter sido meu orientador na

Graduação, tomei a liberdade de considerar meu amigo. Meus agradecimentos pela

receptividade e pela atenção que me foi dada também durante meu Mestrado.

Agradeço aos professores e funcionários do ITA, que direta ou indiretamente participaram da

minha vida ao longo do curso de Mestrado.

Agradeço aos amigos que reencontrei ou que fiz dentro do ITA, em especial aos amigos

Michele Marson e Fabiano Morelli.

Agradeço àqueles que gentilmente cederam muitas das fotos utilizadas neste trabalho.

Agradeço aos meus pais, Leandro e Irene, pelo constante auxílio, apoio e, principalmente,

compreensão pelo caminho que optei trilhar em minha vida.

Agradeço à minha irmã Érika e ao meu cunhado Anderson pelo apoio e preocupação.

Agradeço ao meu noivo, Waltencir, pelo companheirismo, compreensão, incentivo e pela

inegável paciência.

RESUMO

O sistema viário brasileiro apresenta um grande número de obras-de-arte especiais (OAEs)

em concreto – pontes, viadutos, túneis, passarelas, etc – com problemas de degradação, cujas

causas encontram-se tanto na falta de recursos financeiros para a realização de inspeções e

manutenções periódicas, quanto nas condições ambientais no entorno dessas estruturas.

A presente Tese traz uma discussão sobre a importância do conhecimento e da consideração

das condições ambientais brasileiras e dos fatores ambientais ao se estudar a degradação das

obras-de-arte especiais em concreto. Uma proposta de uma metodologia para inspeção das

pontes e viadutos brasileiros em concreto armado, considerando a influência do entorno da

obra e dos fatores ambientais na degradação dessas estruturas e no surgimento e

desenvolvimento de suas manifestações patológicas, é apresentada. Essa proposta de

metodologia, expressa sob a forma de uma planilha de inspeção, considera os aspectos

estruturais, patológicos e ambientais relacionados com as OAEs, visando contribuir com a

conservação das pontes e viadutos brasileiros e com a redução dos custos dos serviços de

recuperação ou reconstrução dessas estruturas.

ABSTRACT

The Brazilian highways present a great number of special engineering structures in concrete -

bridges, viaducts, tunnels, pedestrian overpasses etc - with degradation problems, whose

causes are the lack of financial resources for the accomplishment of inspections and periodic

maintenances, as well as in the environmental conditions around those structures.

This Thesis brings a discussion about the importance of the knowledge and consideration of

the Brazilian environmental conditions and of the environmental parameters to study the

special concrete engineering structures degradation. It is presented a proposal for a

methodology for inspection of Brazilian reinforced concrete bridges and viaducts, considering

the influence of the characteristics of the environment around the structure and of the

environmental parameters in the degradation of those structures and in the appearance and

development of their pathologies. That methodology, shown in the form of an inspection

table, considers the structural, pathological and environmental aspects related with the special

concrete engineering structures, seeking to contribute with the conservation of the Brazilian

bridges and viaducts and with the reduction of the repair or reconstruction costs of those

structures.

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE TABELAS

1 INTRODUÇÃO................................................................................................................20

1.1 OBJETIVOS .......................................................................................................................26

1.1.1 OBJETIVO GERAL......................................................................................................................26

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................................26

2 CONCEITOS GERAIS E DEFINIÇÕES PARA PONTES E VIADUTOS .................28

2.1 OBRAS DE ARTE CORRENTES E ESPECIAIS ..........................................................28

2.2 PONTES E VIADUTOS.....................................................................................................29

2.3 FUNÇÕES DAS PONTES E VIADUTOS........................................................................29

2.4 CLASSIFICAÇÃO DAS PONTES E VIADUTOS..........................................................30

2.5 PARTES DE UMA PONTE/VIADUTO...........................................................................34

2.5.1 SUPERESTRUTURA...................................................................................................................34

2.5.2 MESOESTRUTURA.....................................................................................................................50

2.5.3 INFRA-ESTRUTURA ..................................................................................................................52

2.5.4 ENCONTROS...............................................................................................................................54

2.6 CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DAS PONTES...............................................56

2.7 PRINCIPAIS TIPOLOGIAS DE PONTES E VIADUTOS EM CONCRETO

ARMADO.........................................................................................................................................58

2.7.1 PONTES EM VIGAS CONTÍNUAS............................................................................................58

2.7.2 PONTES EM QUADRO OU PÓRTICOS....................................................................................60

2.7.3 PONTES EM ARCO OU ABÓBADA..........................................................................................62

2.8 DEMAIS CONCEITOS E DEFINIÇÕES RELACIONADOS ÀS PONTES E

VIADUTOS ......................................................................................................................................64

3 CONSIDERAÇÕES SOBRE A INFLUÊNCIA DOS FATORES AMBIENTAIS NA

DEGRADAÇÃO DAS OAEs...................................................................................................66

3.1 CONSIDERAÇÕES SOBRE OS ASPECTOS CLIMÁTICOS BRASILEIROS .........67

3.2 INFLUÊNCIA DOS FATORES AMBIENTAIS NA DEGRADAÇÃO DAS

ESTRUTURAS DE CONCRETO..................................................................................................70

3.2.1 TEMPERATURA E VARIAÇÃO TÉRMICA .............................................................................71

3.2.2 VENTO .........................................................................................................................................73

3.2.3 CHUVA E UMIDADE RELATIVA.............................................................................................73

3.2.4 CHUVA ÁCIDA...........................................................................................................................74

3.2.5 POLUENTES................................................................................................................................75

3.2.6 INSOLAÇÃO................................................................................................................................75

3.3 INFUÊNCIA DOS DIFERENTES AMBIENTES NA DURABILIDADE DAS

PONTES E VIADUTOS EM CONCRETO ..................................................................................76

3.3.1 AMBIENTE URBANO.................................................................................................................76

3.3.2 AMBIENTE INDUSTRIAL..........................................................................................................77

3.3.3 AMBIENTE MARINHO ..............................................................................................................78

4 PRINCIPAIS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS OBSERVADAS EM PONTES E

VIADUTOS EM CONCRETO ARMADO..............................................................................79

4.1 CAUSAS DA ORIGEM DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS ..........................79

4.2 PRINCIPAIS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS.....................................................81

4.2.1 FISSURAÇÃO..............................................................................................................................82

4.2.2 CORROSÃO DE ARMADURAS...............................................................................................100

4.2.3 MANCHAS SUPERFICIAIS......................................................................................................113

5 PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA INSPEÇÃO DE PONTES E VIADUTOS

EM CONCRETO ARMADO.................................................................................................118

5.1 TIPOS DE INSPEÇÃO REALIZADOS EM OAEs E SUAS PRINCIPAIS

CARACTERÍSTICAS...................................................................................................................118

5.1.1 INSPEÇÃO CADASTRAL.........................................................................................................119

5.1.2 INSPEÇÃO ROTINEIRA...........................................................................................................120

5.1.3 INSPEÇÃO EXTRAORDINÁRIA.............................................................................................121

5.1.4 INSPEÇÃO ESPECIAL..............................................................................................................122

5.1.5 INSPEÇÃO INTERMEDIÁRIA.................................................................................................122

5.2 ALGUMAS CONSIDERAÇÕES SOBRE OS MANUAIS E NORMAS EXISTENTES

PARA INSPEÇÃO DE OAEs.......................................................................................................123

5.3 PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA INSPEÇÃO ROTINEIRA DE PONTES E

VIADUTOS EM CONCRETO ARMADO .................................................................................129

5.3.1 PLANILHA DE INSPEÇÃO ROTINEIRA DE PONTES E VIADUTOS EM CONCRETO

ARMADO..................................................................................................................................................130

5.3.2 INSTRUÇÕES PARA PREENCHIMENTO DA PLANILHA DE INSPEÇÃO........................136

5.3.3 APLICAÇÃO DA METODOLOGIA PROPOSTA A CASOS REAIS......................................165

5.4 CONSIDERAÇÕES SOBRE AS INSPEÇÕES CADASTRAIS DE PONTES E

VIADUTOS EM CONCRETO ARMADO .................................................................................167

5.4.1 OBRA..........................................................................................................................................167

5.4.2 PISTA..........................................................................................................................................169

5.4.3 GEOMETRIA..............................................................................................................................170

5.4.4 ESQUEMAS................................................................................................................................170

5.4.5 MATERIAIS UTILIZADOS.......................................................................................................171

5.4.6 RESISTÊNCIA (CONTROLE DE QUALIDADE)....................................................................172

5.4.7 COMPRIMENTO E ALTURA DE ENCONTROS E ACESSOS..............................................172

5.4.8 PILARES.....................................................................................................................................172

5.4.9 VIGAMENTO.............................................................................................................................173

5.4.10 APARELHOS DE APOIO .....................................................................................................173

5.4.11 FUNDAÇÃO..........................................................................................................................173

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS........................................................................................174

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .........................................................................182

LISTA DE FIGURAS

Figura 1– Elementos constituintes de uma ponte (PFEIL, 1983, p. 9 ).................................................................29

Figura 2 – Viaduto rodoviário. (Foto: autoria e data desconhecidas).................................................................31

Figura 3 – Ponte ferroviária. (Disponível em: <http://www.hidroservice.com.br/images/07010.gif> , acesso em

01 nov. 2005).........................................................................................................................................................31

Figura 4 – Ponte de madeira. (Disponível em: <http://www.joneg.com.br/674pont3.jpg> , acesso em..............32

Figura 5 – Ponte de pedra. (Disponível em: <http://www.imagensviagens.com/poa08b.jpg >, acesso em.........33

Figura 6 – Ponte Metálica Juscelino Kubitschek, em Brasília. (Foto: Humberto Napoli Bellei, s.d.) .................33

Figura 7 – Ponte estaiada. (Disponível em: <http://www.novomilenio.inf.br/real/rpimagem/ed132z02.jpg> ,

acesso em 01 nov. 2005)........................................................................................................................................34

Figura 8 – Vigamento (indicação longarinas e transversinas) do tabuleiro de uma OAE. (Foto: Julia Wippich

Lencioni, 2005)......................................................................................................................................................36

Figura 9 - Tipos de barreira utilizados em pontes rodoviárias. a) barreira metálica de chapa dobrada presa a

pilares flexíveis; b) barreira metálica de perfil fechado, apoiada em pilares flexíveis; c) barreira lateral de

concreto armado; d) barreira de concreto armado para separação entre duas pistas (PFEIL, 1983, p. 27). .....37

Figura 10 – Alguns elementos utilitários: barreiras de proteção, pista de rolamento de veículos, passeios para

pedestres, guarda-corpo. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005). .........................................................................38

Figura 11 - Cortina extrema, abas laterais e placa ou laje de transição entre o terrapleno e o tabuleiro da ponte

(exemplificado para o caso de viga em balanço). a) placa de transição rebaixada, com camada de brita

compactada, servindo de base para o pavimento asfáltico; b) placa de transição ao nível da laje do tabuleiro,

recebendo diretamente a capa asfáltica. 1- laje do tabuleiro; 2 – pavimentação em concreto asfáltico; 3 –

cortina extrema da ponte; 4 – laje de transição; 5 – dente para apoio da laje de transição na cortina; 6 – aba

lateral de cortina, para contenção do aterro; 7 – terrapleno compactado; 8 – viga horizontal de reforço da

cortina extrema (PFEIL, 1983, p. 31)...................................................................................................................39

Figura 12 – Exemplo de um dispositivo de drenagem do tabuleiro de pontes e viadutos. (Adaptado de Almeida e

Souza, 1997)..........................................................................................................................................................40

Figura 13 – a) Viaduto executado em viga celular, onde observa-se a existência da janela de acesso ao interior

da estrutura (janela de inspeção); b) detalhe da janela de inspeção da foto a. (Fotos: Julia Wippich Lencioni,

2005)......................................................................................................................................................................41

Figura 14 - Alguns tipos de vigas principais em pontes de concreto (adaptado de Pfeil, 1983, p. 78): a)

tabuleiro com duas vigas T e laje estrutural; b) tabuleiro com várias vigas T e laje, formando uma grelha que é

uma estrutura plana constituída de vigas longitudinais (1) e transversais (3); c) tabuleiro com viga celular. 1 –

viga principal; 2 – laje do tabuleiro; 3 – transversinas; 4 – laje inferior; 5 – camada de regularização; 6 –

guarda-corpo; 7 – janela na transversina, destinada a permitir a inspeção da parte interna da viga celular. ...41

Figura 15 - Alguns exemplos de seções transversais de superestruturas celulares. (Adaptado de MASON, 1977,

p. 37)......................................................................................................................................................................42

Figura 16 - Elementos básicos de uma superestrutura em grelha. a) grelha contínua; b) grelha simplesmente

apoiada. (MASON, 1977, p. 14)............................................................................................................................43

Figura 17 - Constraventamento em pilares. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2004). ............................................44

Figura 18 - Exemplos de apoios fixos de pontes: a) apoio fixo metálico, constituído por uma chapa de metal; a

fixação se dá por atrito; b) apoio fixo metálico, constituído por uma rótula de aço (Adaptado de PFEIL, 1983, p.

103). ......................................................................................................................................................................45

Figura 19 – Aparelho de apoio de rolamento. a) (Adaptado de BRAGA,1986, p. 92); b) (Foto: autoria e data

desconhecidas). .....................................................................................................................................................46

Figura 20 - Esquema de uma articulação Freyssinet (Adaptado de BRAGA, 1986, p. 18). .................................46

Figura 21 - Exemplos de apoios móveis de pontes: a) pêndulo de concreto armado, com rótulas metálicas, de

concreto, ou de neoprene; b) pêndulo metálico; c) apoio metálico de um rolo; d) apoio metálico de dois rolos,

com rótula superior; e) apoio metálico de mais de dois rolos, com rótula superior (PFEIL, 1983, p. 103).......47

Figura 22 – Apoio metálico de mais de dois rolos. (Foto: autoria e data desconhecidas)...................................47

Figura 23 - Ilustração de um aparelho de apoio de neoprene, apresentado por Mason (1977, p. 170)...............48

Figura 24 – a) Comportamento ao cisalhamento do aparelho de apoio em neoprene fretado. (BRASIL, 2004b, p.

171); b)Aparelho de apoio submetido ao cisalhamento. (Foto: autoria e data desconhecidas)...........................49

Figura 25 – Comportamento à compressão e à rotação do aparelho de apoio em neoprene fretado. (BRASIL,

2004b, p. 171)........................................................................................................................................................49

Figura 26 - Ilustração apresentada por Mason (1977, p. 170) para os aparelhos de apoio de neoprene cintado.

a) aparelho de apoio de neoprene cintado, em invólucros metálicos; b) aparelhos providos de guias, destinados

a permitir movimentos em uma direção, impedindo o movimento em outras ou todas as direções......................50

Figura 27 - Esquemas de pilares em concreto armado de pequena altura: a) pilar maciço; b) pilar formado por

duas colunas ligadas por uma viga transversal (pórtico de um vão); c) pilar em forma de pórtico de dois vãos. 1

- pilar; 2 - viga de capeamento; 3 – bloco (PFEIL, 1983, p. 48)..........................................................................51

Figura 28 - Algumas soluções para pilares de ponte (Adaptado de MASON, 1977, p. 146). a) e c) ilustram

soluções em pilar único, de seção celular, adotadas para o caso de pilares de grande altura; b) pilares

separados, para o caso de pilares de média altura...............................................................................................51

Figura 29 - Esquema de pilares em concreto armado de grande altura: a) pilar de seção retangular oca; b)

pilar de seção em forma de H; c) pórtico de vários andares. 1 - pilar; 2 - viga de capeamento; 3 - blocos; 4 -

vigas intermediárias (PFEIL, 1983, p. 49)............................................................................................................52

Figura 30 - Solução apresentada por Mason (1977, p. 158) para encontro de pontes rodoviárias....................55

Figura 31 - Solução para encontros de vãos extremos com balanços e placas de transição ...............................56

Figura 32 - Altura de construção e gabarito da estrutura. (Adaptado de Almeida e Souza, 1997, p. 138)..........57

Figura 33 - Ilustração da esconsidade à direita (a) ou à esquerda (b). A esconsidade é o ângulo......................58

Figura 34 - Esquema de viga contínua (SÃO PAULO, 1999, P. 60).....................................................................59

Figura 35 - Esquemas de pontes em vigas contínuas com encontros: a) viga contínua com altura constante; b)

viga contínua com altura variável (mísulas). (Adaptado de PFEIL, 1983, p. 83).................................................59

Figura 36 – Exemplos de estruturas reais em viga contínua. a)Viga contínua com altura constante; b) viga

contínua com altura variável. (Fotos: autoria e data desconhecidas)..................................................................59

Figura 37 - Esquemas de pontes com dois trechos contínuos, separados por juntas no tabuleiro: a) solução com

duas juntas no tabuleiro (viga simplesmente apoiada); b) solução com uma junta no tabuleiro; c) pormenor da

rótula; apoio na rótula pode ser fixo, móvel ou elastomérico (PFEIL, 1983, p. 86). ...........................................60

Figura 38 - Exemplos de pórticos de concreto armado: a) pórtico de um vão, biengastado; b) pórtico de um vão,

biarticulado; c) pórtico de dois vãos, com rótulas nas bases das colunas; d) pórtico de um vão com dois

andares; e) pórtico biapoiado, funcionando como viga. (PFEIL, 1983, p. 86)....................................................60

Figura 39 - Esquemas estruturais de pontes em pórtico. a) Viaduto em pórtico biengastado, sobre uma via

urbana; o aterro avança até a parede vertical do pórtico, sendo contido lateralmente por alas engastadas no

pórtico ou por muros com fundação independente; b) ponte em pórtico, sobre uma via navegável; pórtico

contínuo de três vãos, com montantes inclinados; c) viaduto em pórtico, sobre uma rodovia de duas pistas, com

canteiro central; estrutura formada por um vão central, elasticamente engastado em quadros triangulares

(PFEIL, 1983, p. 87). ............................................................................................................................................61

Figura 40 – Exemplo de uma estrutura real - viaduto em pórtico. (Foto: autoria e data desconhecidas)...........61

Figura 41 - Esquema de ponte em arco inferior (SÃO PAULO, 1999, p. 60).......................................................62

Figura 42 – Ponte em arco inferior. (Foto: autoria e data desconhecidas)..........................................................62

Figura 43 - Esquema de ponte em arco intermediário (SÃO PAULO, 1999, p. 61).............................................63

Figura 44 – Ponte em arco intermediário sobre o Rio das Antas, em Bento Gonçalves/RS.

(

http://baixaki.ig.com.br/site/w3291.htm?ctx=2034; acesso em 07/11/2005). .....................................................63

Figura 45 - Esquema de ponte em arco superior (SÃO PAULO, 1999, p. 60)......................................................63

Figura 46 – Ponte em arco superior. (Foto: autoria e data desconhecidas)........................................................63

Figura 47 – Viaduto de meia encosta. (PFEIL, 1983, p. 12). ...............................................................................64

Figura 48 – Viaduto sobre linha férrea. Exemplo de uma OAE considerada como uma passagem superior.

(Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005). ..................................................................................................................65

Figura 49 – Passagem inferior a uma rodovia. (Foto: José Bento Ferreira, s.d.)................................................65

Figura 50 - Grandes zonas climáticas brasileiras. (MASCARÓ, s.d., p.139).......................................................68

Figura 51 - Dimensões do clima. (Adaptado de DURACRETE, 1999, p. 10).......................................................70

Figura 52 – Mapa brasileiro de temperatura média anual – período 1931-1990. (INSTITUTO NACIONAL DE

METEOROLOGIA, 2004. Disponível em: <

http://www.inmet.gov.br/produtos> , acesso em 28 mar. 2004). ...71

Figura 53 – Amplitude térmica mensal média registrada no período de 1931 a 1990. (LIMA; MORELLI, 2003,

p. 17)......................................................................................................................................................................72

Figura 54 – Estrutura de concreto que pode ter sido degradada por ação da chuva ácida; a matriz de cimento

foi degradada, expondo os agregados. (Fotos: Gibson Rocha Meira, 2001)........................................................74

Figura 55 - Atmosfera urbana – distribuição de temperaturas devido ao meio ambiente urbano. (Adaptado de

DURACRETE, 1999, p. 46)...................................................................................................................................77

Figura 56 - Apresentação das distintas regiões (zonas) de agressividade às estruturas de concreto armado –

(adaptado de MEHTA; MONTEIRO, 1994, p. 182)..............................................................................................78

Figura 57 - Incidência de manifestações patológicas no Distrito Federal. (NINCE, 1996).................................82

Figura 58 – Fissuras por retração plástica. (ISAÍA, 1985, p. 35). .......................................................................85

Figura 59 - Fissuras por assentamento plástico, causadas pela presença de armaduras horizontais. (Adaptado

de RAINA, 1996, p. 27)..........................................................................................................................................86

Figura 60 – Fissura por assentamento plástico impedida pelo agregado. (ISAÍA, 1985, p. 33)..........................86

Figura 61 - Fissuras de retração: a) em vigas; b) em lajes. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 64)..............................88

Figura 62 – Fissura interna devido ao movimento da fôrma. (DAL MOLIN, 1988, p. 20)...................................90

Figura 63 – Fissura na superfície do concreto devido ao movimento da fôrma. (DAL MOLIN, 1988, p. 20)......90

Figura 64 – Fissura na superfície do concreto devido à deformação da base da fôrma. (DAL MOLIN, 1988, p.

20). ........................................................................................................................................................................90

Figura 65 - Fissuras verticais no pilar indicando insuficiência de estribos. (THOMAZ, 1989, p. 56).................91

Figura 66 - Algumas configurações genéricas de fissuras em função do tipo de solicitação predominante.

(SOUZA; RIPPER, 1998, p. 58)............................................................................................................................94

Figura 67 - Fissuração em viga submetida a flexocompressão. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 58)........................94

Figura 68 - Fissuras por compressão sem e com confinamento. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 58).......................95

Figura 69 - Fissuração por torção. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 61)...................................................................95

Figura 70 - Fissuração por puncionamento. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 61).....................................................95

Figura 71 – Fissuras causadas por corrosão da armadura. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2002). ...................96

Figura 72 – Características da reação álcali-agregado. a) Alterações no bordo do agregado; b) manchas

esbranquiçadas decorrentes da formação do gel da reação no lugar onde antes havia o agregado. (Fotos: Julia

Wippich Lencioni e Maryangela Geimba de Lima, 2005).....................................................................................98

Figura 73 – Estrutura de concreto (pavimento aeroportuário) fissurada por reação álcali-agregado. (Foto:

Maryangela Geimba de Lima, 2004).....................................................................................................................98

Figura 74 - Representação esquemática de uma célula de corrosão em concreto armado. (PORRERO, 1975

apud HELENE, 1986, p. 2)..................................................................................................................................102

Figura 75 – Pé de pilar de um viaduto degradado por corrosão da armadura; armadura exposta e com perda de

seção. (Foto: José Bento Ferreira, s.d.)..............................................................................................................104

Figura 76 – Diagrama de Pourbaix (1961 apud HELENE, 1986, p. 5). Diagrama de equilíbrio de potencial x

pH, para o sistema Fé-H

O, a 25ºC, delimitando os domínios prováveis de corrosão, passivação e imunidade..

.............................................................................................................................................................................106

Figura 77 - Representação esquemática do processo de carbonatação.............................................................107

Figura 78 – Variação da espessura carbonatada em função da umidade relativa. (ANDRADE, 1992, p. 31). .108

Figura 79- Estrutura degradada por ação de Cloretos marinhos – plataforma de pesca em Atlântida, RS. .....110

Figura 80 – Variação do conteúdo crítico de Cloretos em função da qualidade do concreto e da umidade

relativa. (FELIU; ANDRADE, 1988 apud CASCUDO, 1997, p.49)..................................................................112

Figura 81– Presença de lixiviação no tabuleiro de uma ponte causado por deficiência do sistema de drenagem.

(Foto: Julia Wippich Lencioni, 2004). ................................................................................................................114

Figura 82– Estrutura de concreto degradada pelo processo de lixiviação – presença de crostas de Carbonato de

cálcio. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2004)......................................................................................................115

Figura 83 – Estrutura de concreto com presença de machas escuras provocadas por microorganismos. (Foto:

Julia Wippich Lencioni, 2004). ...........................................................................................................................117

Figura 84 – Conservação de taludes. a) Exemplo de uma ponte com boa contenção de talude, inexistindo erosão

do mesmo. b) Exemplo de ponte sem contenção do talude, havendo um processo avançado de erosão. (Fotos:

Julia Wippich Lencioni, 2004; 2005)..................................................................................................................138

Figura 85 - Tabuleiro de um viaduto com furos de drenagem de comprimento adequado, mas com um dos furos

entupidos e prejudicando a drenagem. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005)...................................................141

Figura 86 - Viaduto atingido por ação do fogo. Observa-se uma extensa mancha escura causada pela ação das

chamas. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005)...................................................................................................143

Figura 87 – Tabuleiro inferior de um viaduto degradado por lixiviação – presença de manchas e estalactites.

(Foto: Priscila Caterine de Brito, 2005).............................................................................................................143

Figura 88 – Viaduto onde se observa o manchamento do concreto da viga por óxidos de corrosão. As

extremidades de todas as vigas apresentavam esse sintoma no momento da sua constatação. (Foto: Julia

Wippich Lencioni, 2005). ....................................................................................................................................146

Figura 89 - Viga de um viaduto apresentando desagregação do concreto de cobrimento da armadura, corrosão

e perda de seção do aço. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).........................................................................147

Figura 90 – Exemplo de um aparelho de apoio deslocado. (Foto: autoria e data desconhecidas)....................148

Figura 91 - Aparelho de apoio de um viaduto de uma rodovia de tráfego intenso. a) O parelho de apoio

encontra-se rompido, tendo sido verificada também a rotação de algumas placas de contenção do talude em

decorrência da ruptura do apoio; b) detalhe da foto a. (Fotos: Julia Wippich Lencioni, 2005)........................149

Figura 92 – Pé de pilar apresentando desagregação do concreto e corrosão da armadura. (Foto: autoria e data

desconhecidas). ...................................................................................................................................................151

Figura 93 – Guarda-corpo de um viaduto de meia encosta na Serra do Mar, apresentando fissuras,

desagregação do concreto, corrosão da armadura, perda de seção do concreto e do aço. (Foto: Julia Wippich

Lencioni, 2003)....................................................................................................................................................155

Figura 94 - Viaduto sobre linha férrea. Observa-se a presença de pixações no encontro do viaduto. (Foto: Julia

Wippich Lencioni, 2005). ....................................................................................................................................158

Figura 95 - Viaduto sobre linha férrea. a) Um dos acessos para inspeção (janela de inspeção) da estrutura

apresenta-se sem tampa; b) Pode ser verificada a presença de objetos no interior da estrutura, indicando o

possível uso da mesma por moradores de rua. (Fotos: Julia Wippich Lencioni, 2005)......................................158

Figura 96 - Exemplo de estrutura com tubulações afixadas de forma inadequada. Viaduto com tubulações de

PVC afixada à estrutura para captação de águas pluviais. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005)....................159

Figura 97 - Presença de vegetação (árvore) crescendo no encontro de um viaduto. (Foto: Julia Wippich

lencioni, 2005).....................................................................................................................................................161

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Dimensões do clima. (DURACRETE, 1999)........................................................................................69

Tabela 2 - Quadro resumo das principais causas das manifestações patológicas nas estruturas de concreto,

elaborado segundo informações contidas no Manual de Inspeção de Obra- de-Arte Especiais do Departamento

Nacional de Estradas de Rodagem (BRASIL, 1994b). ..........................................................................................80

Tabela 3 – Análise percentual das causas de problemas patológicos em estruturas de concreto. (SOUZA;

RIPPER, 1998, p. 23)............................................................................................................................................81

Tabela 4 – Micoorganismos agressivos ao concreto, produtos de metabolismo e mecanismos de degradação.

(Adaptado de SHIRAKAWA et al, 1998). ............................................................................................................116

1 INTRODUÇÃO

O sistema viário brasileiro possui cerca de 1.744.433,4km de rodovias

(ANUÁRIO EXAME,

2004, p. 215) com inúmeras obras-de-arte especiais (OAEs) em avançado estado de

degradação. Essas obras, há anos sem manutenções apropriadas e necessárias, encontram-se

em condições inadequadas de uso e de segurança às pessoas e veículos que as utilizam.

A falta de recursos públicos é um dos principais fatores que dificultam a manutenção e a

conservação das rodovias brasileiras e de suas OAEs, deixando-as em situação de abandono e

ruína. Mesmo após a concessão da administração de algumas rodovias às empresas privadas,

as quais estão sob a fiscalização do Governo Público, essa situação não vem se mostrando

muito diferente nos últimos anos. Após longos períodos sem manutenção e diante do

avançado estágio de degradação, torna-se difícil a verificação do estado de conservação de

tantas pontes, viadutos, passarelas, túneis, etc em pouco tempo e, mais difícil ainda, recuperar

essas obras, pois o capital disponível nem sempre atinge as somas necessárias para a

realização dos serviços de recuperação e a alocação dos recursos financeiros precisa ser

priorizada. Diante dessa situação, muitas vezes o Governo e as Concessionárias optam por

técnicas nem sempre adequadas e eficientes para a execução dos serviços.

Um outro fator que influi na conservação inadequada das OAEs brasileiras é a ineficiência

dos sistemas de gerência dessas obras. Esses sistemas apresentam deficiências que não

permitem que os processos de inspeção, manutenção, recuperação e reconstrução dessas

estruturas sejam gerenciados adequadamente, não havendo, inclusive, uma otimização da

aplicação dos recursos financeiros disponíveis. Essas deficiências estão relacionadas com

1.580.186,4km de rodovias não-pavimentadas e 164.247km de rodovias pavimentadas. (Fonte: ANUÁRIO

EXAME – 2004/2005).

sistemas de gerência inadequados, que não apresentam considerações sobre durabilidade e

vida útil que atendam à realidade nacional. Em muitos casos, esses sistemas são importados e

possuem características que não atendem à normalização brasileira, sendo inadequados

quando consideradas as normas de cálculo e execução, por exemplo.

Como conseqüência dessa situação, tem-se visto nos últimos anos vários casos de queda de

pontes e viadutos e a abertura de enormes crateras nas rodovias, causando a interrupção do

tráfego, prejuízos financeiros provocados pela perda de produtos perecíveis e pela interrupção

das atividades de transporte de mercadorias, transtornos aos motoristas que têm que desviar

suas rotas em quilômetros, e até mesmo o registro de óbitos. Um exemplo disso foi o acidente

ocorrido no início deste ano na rodovia Regis Bittencourt (BR-116), amplamente divulgado

pela imprensa, e que, segundo uma matéria publicada por Valle (2005) no jornal Folha de São

Paulo, causou a morte de uma pessoa, feriu três e limitou o tráfego pesado entre a região Sul e

o restante do país.

Qualquer estrutura, para se manter íntegra e propiciar aos seus usuários conforto e segurança,

deve passar por inspeções e manutenções periódicas, as quais permitem que seus problemas

sejam detectados logo na fase inicial e sejam tomadas as devidas precauções para que esses

problemas sejam corrigidos e não evoluam. Qualquer medida de conservação e manutenção

causa menos transtornos e riscos aos usuários e é, sem dúvida, financeiramente menos custosa

do que os processos de recuperação e reconstrução. No entanto, os procedimentos utilizados

precisam ser adequados e devidamente especificados, propiciando a permanência em serviço

das estruturas; simples pinturas, quando aplicadas sem tratamento prévio das manifestações

patológicas existentes, não são sinônimo de conservação adequada dessas obras e servem

apenas para causar um falsa sensação de segurança aos seus usuários.

A situação das OAEs brasileiras tem se mostrado tão grave que diversos eventos – seminários,

simpósios, congressos, debates e palestras – vêm abordando esse assunto. Esses eventos têm

contado com a participação de membros do Governo, instituições de ensino e pesquisa e

empresas privadas, tanto do Brasil quanto do exterior, buscando a troca de experiências que

possam ser aplicadas à realidade brasileira, na tentativa de reverter a situação em que se

encontram essas obras. Como exemplo de um desses eventos, pode ser citado o Debate

Técnico “Inspeção, diagnóstico e manutenção de pontes e viadutos”, organizado pelo

Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON) e ocorrido no mês de maio deste ano.

Muitos países estrangeiros, como o México, por exemplo, adotaram as inspeções visuais

periódicas como um meio de conservar de forma mais eficiente suas pontes e viadutos. As

inspeções visuais, rápidas e com custo mínimo, tornam-se passíveis de serem realizadas

anualmente ou bianualmente, sendo complementadas por inspeções mais detalhadas

realizadas a intervalos maiores ou quando diagnosticado algum fato grave que exija tal

procedimento (constatação de corrosão em estágio avançado das armaduras de um pilar, por

exemplo), utilizando equipamentos específicos para controle das condições da estrutura.

Segundo o trabalho de Acosta et al (2004), do Instituto Mexicano de Transportes, o México

adotou o uso de sistemas de informação geográficas (SIG) para auxiliar na programação das

inspeções visuais das 6500 pontes que compõem a rede rodoviária federal do país e adotou

também a correlação das variáveis ambientais na avaliação da corrosão das armaduras dessas

estruturas, tornando o processo de inspeção e diagnóstico muito mais eficiente.

Quando se trata de inspeção e manutenção das pontes e viadutos, as condições ambientais no

entorno das estruturas também devem ser cuidadosamente consideradas. As condições do

meio onde se insere uma obra também são grandes responsáveis pela sua degradação e

envelhecimento. Quando se considera a vida de serviço de uma estrutura de concreto, por

exemplo, as condições ambientais sob as quais essa estrutura está exposta são tão importantes

quanto suas propriedades mecânicas. Uma fissura de característica não estrutural, por

exemplo, é menos preocupante em um ambiente não agressivo (ambiente rural) do que em um

ambiente agressivo (ambiente marinho ou industrial), pois a concentração de agentes

agressivos é inferior e não há condições que favoreçam o desenvolvimento acelerado das

manifestações patológicas

Fatores ambientais, tais como chuva, compostos atmosféricos, radiação solar, temperatura,

umidade relativa, vento, e poluição atmosférica, degradam os materiais de forma relevante, e

devem ser considerados tanto nas fases de projeto e execução de uma obra quanto nas fases de

manutenção, conservação e recuperação, seja qual for o porte da obra em questão. Ambientes

agressivos são extremamente nocivos ao concreto por provocarem a manifestação de

patologias que podem levar a estrutura à ruína se não forem controladas e solucionadas a

tempo.

A solução para se evitar o problema da degradação avançada das OAEs em concreto seria a

realização de inspeções rotineiras e manutenções preventivas para detectar e evitar o

surgimento e o desenvolvimento de ações deletérias, considerando o meio onde as estruturas

estão inseridas na avaliação das causas de sua degradação, relacionando os fatores ambientais

com as manifestações patológicas detectadas, gerando modelos de previsão de vida útil.

Existem diversos manuais e normas para inspeção de obras-de-arte especiais, tanto nacionais

quanto estrangeiros, sendo que alguns serão citados e comentados neste trabalho. Entretanto,

esses documentos abordam de forma superficial a questão da influência dos fatores

ambientais, do entorno da obra, na degradação dessas estruturas, quer no surgimento e

desenvolvimento das manifestações patológicas, quer no agravamento do quadro patológico já

instalado. Tem-se, então, a necessidade de um material que aborde essa questão de uma forma

mais detalhada, da mesma forma como é feito com relação aos aspectos estruturais de obras

desse porte, apresentando informações que permitam aos profissionais atuantes na inspeção

de obras-de-arte especiais, em específico na inspeção de pontes e viadutos em concreto

armado, avaliar as condições ao redor de uma estrutura e definir quais as possíveis causas de

desenvolvimento e/ou agravamento do estado de degradação de uma obra desse tipo. Este

trabalho busca apresentar um material que atenda às necessidades do meio técnico quanto ao

conhecimento da influência dos fatores ambientais na degradação das pontes e viadutos

brasileiros em concreto armado, considerando as características ambientais nacionais. Para

tanto, será abordada uma parte dos procedimentos de inspeção de uma ponte ou viaduto – a

inspeção visual, não sendo gerenciada a intensidade das manifestações patológicas e a tomada

de decisões quanto às medidas de intervenção a serem adotadas. Considera-se que a definição

da intensidade das manifestações patológicas e como ponderar essa intensidade para, então,

definir a gravidade do estado de degradação de uma dada estrutura e quais medidas de

intervenção devem ser tomadas, são questões a serem desenvolvidas posteriormente e não

fazem parte desta Tese de Mestrado.

Esta Tese encontra-se dividida em 6 (seis) Capítulos, incluindo esta Introdução, os quais

trazem informações sobre termos comumente empregados para OAEs, as principais

manifestações patológicas, a influência dos fatores ambientais na degradação das estruturas de

concreto, a metodologia de inspeção e as considerações finais deste trabalho.

No Capítulo 2, intitulado “O que são OAEs - Conceitos Gerais e Definições para Pontes e

Viadutos”, são apresentados conceitos gerais e terminologias utilizadas para obras-de-arte-

especiais; são abordados aspectos referentes à infraestrutura, mesoestrutura e superestrutura

das OAEs; são apresentados os tipos estruturais mais comuns utilizados em pontes e viadutos

em concreto armado.

No Capítulo 3 – “Importância da consideração dos aspectos ambientais nas inspeções de

estruturas em concreto armado” – é feita uma discussão sobre a importância da consideração

da influência dos fatores ambientais e do entorno da obra na avaliação do surgimento e

desenvolvimento das manifestações patológicas das estruturas de concreto. São abordadas as

características do clima brasileiro e a influência da temperatura, da pluviosidade, da poluição,

do microclima, etc, na degradação do concreto e das armaduras.

O Capítulo 4 – “Principais Manifestações patológicas Observadas em Pontes e Viadutos em

Concreto” – traz as manifestações patológicas mais comumente observadas nas OAEs em

concreto, suas formas de manifestação e os mecanismos de degradação.

O Capítulo 5 – “Proposta de Metodologia Para Inspeção de Pontes e Viadutos em Concreto

Armado” – discute, inicialmente, as normas e manuais brasileiros para inspeção de pontes e

viadutos, e traz um breve comentário sobre a abordagem do assunto por alguns manuais

estrangeiros. Em seguida, são apresentados e discutidos os tipos de inspeção realizados em

obra-de-arte especiais, apresentando seus objetivos e a importância de cada um.

Posteriormente, é apresentada a ficha de inspeção proposta para a realização das inspeções

rotineiras das OAEs, a forma de utilizá-la e preenchê-la, sendo descrito detalhadamente o

significado de cada item da planilha e feitas observações quanto a alguns detalhes que devem

ser observados no momento da inspeção visual. Por fim, é apresentada e comentada a

aplicação da metodologia proposta a casos reais, e feitas algumas considerações sobre

inspeções cadastrais baseadas na planilha de inspeção proposta nesta Tese.

O Capítulo 6 traz as “Considerações Finais”, apresentando propostas para a continuidade da

mesma e as contribuições para o desenvolvimento de outros trabalhos, e relacionando as

publicações que foram produto desta Tese.

A terminologia utilizada no desenvolvimento deste trabalho trata-se da terminologia

apresentada por John, Sato e Bonin (2001) no 2º Workshop Sobre Durabilidade das

Construções. Essa terminologia, proposta para a área de durabilidade de materiais,

componentes e edifícios, está baseada na terminologia desenvolvida pelo comitê conjunto do

CIB

e RILEM

e deverá ser publicada em normas ISO

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 OBJETIVO GERAL

O objetivo geral desta Tese é apresentar um manual com uma metodologia de inspeção

rotineira de pontes e viadutos em concreto armado que considera não apenas as condições

visíveis da estrutura, mas também as características do entorno da obra, as quais podem ser

respostas para as causas de grande parte das manifestações patológicas detectadas na

estrutura. A metodologia de inspeção é apresentada por meio de uma planilha, sendo descritos

todos os itens a serem observados e registrados durante a inspeção.

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

São objetivos específicos desta Tese:

International Council for Research and Innovation in Building and Construction

International Union of Laboratories and Experts in Construction Materials, Systems and Structures.

International Organization for Standardization.

• elaborar uma revisão bibliográfica, sucinta, a respeito de pontes e viadutos em

concreto armado, apresentando as principais terminologias utilizadas para tais

obras;

• apresentar uma breve discussão sobre a influência dos fatores ambientais da

degradação de obras-de-arte especiais em concreto armado;

• elaborar uma revisão bibliográfica, suscinta, a respeito das principais

manifestações patológicas observadas em pontes e viadutos em concreto armado

e, dentro do possível, relacioná-las com as variáveis ambientais ao longo do texto;

• relacionar manuais e normas para a inspeção de estruturas de concreto, em

especial pontes e viadutos, e avaliar a abordagem da influência dos fatores

ambientais na degradação dessas estruturas;

• apresentar uma metodologia de inspeção preliminar de pontes e viadutos em

concreto armado, na forma de uma planilha, sendo descritos os itens a serem

observados e registrados durante a inspeção.

2 CONCEITOS GERAIS E DEFINIÇÕES PARA PONTES E

VIADUTOS

Neste Capítulo, serão apresentados alguns conceitos gerais e definições comumente utilizadas

para pontes e viadutos, de forma a permitir, aos que utilizarem este material, um breve

conhecimento sobre essas estruturas. A maior parte das informações aqui apresentadas é

baseada em conceitos e definições dados por Pfeil (1983), autor renomado, citado pela

maioria das escolas de Engenharia Civil do país.

2.1 OBRAS DE ARTE CORRENTES E ESPECIAIS

Obras de arte são, segundo o Glossário de Termos Técnicos Rodoviários do Departamento

Nacional de Estradas de Rodagem - DNER (BRASIL, 1997, p. 183), todas as obras

necessárias à implantação de uma estrada, tais como: pontes, viadutos, bueiros, muros de

arrimo, etc.

A obras de arte correntes, ainda segundo o Departamento Nacional de Estradas de Rodagem

(BRASIL, 1997, p. 183), são as obras de arte de pequeno porte utilizadas ao longo de toda a

estrada, tais como pontilhões, bueiros e muros, obedecendo geralmente, a projetos-tipo

padronizados. Já as obras de arte especiais, segundo Pfeil (1983, p. 12), são as obras utilizadas

em travessias de acidentes geográficos ou viários, sendo estruturas de maior porte, tais como

pontes, viadutos ou túneis, e que requerem um projeto específico para cada uma delas.

2.2 PONTES E VIADUTOS

Segundo Pfeil (1983, p. 9), toda obra destinada a transpor obstáculos à continuidade da via,

tais como rios, braços de mar, vales profundos, etc, recebe a denominação de ponte. Quando a

obra tem por objetivo a transposição de vales, outras vias, ou obstáculos não constituídos por

água, é denominada viaduto.

Pfeil (1983, p. 9), afirma ainda que as pontes são constituídas por quatro partes, sendo elas: a

superestrutura, a mesoestrutura, a infra-estrutura, e os encontros. As partes constituintes de

uma ponte/viaduto são indicadas na Figura 1.

Figura 1– Elementos constituintes de uma ponte (PFEIL, 1983, p. 9 ).

2.3 FUNÇÕES DAS PONTES E VIADUTOS

Segundo definições apresentadas por Pfeil (1983, p. 13), pode-se relacionar quatro funções

principais para as pontes e viadutos: viária, estática, estética, e ligação da obra com a estrada,

as quais são definidas pelo autor da seguinte forma:

• função viária: a função viária de uma ponte/viaduto é dar continuidade à estrada na

transposição de um obstáculo, sendo desempenhada por elementos ligados ao usuário,

tais como a pista de rolamento, os guarda-corpos, as barreiras de proteção;

• função estática: consiste em conduzir as cargas da posição onde elas se encontram até

o solo. São representadas pelos principais elementos estruturais da obra: lajes,

vigamentos secundários (longitudinal e transversal), vigamento principal, pilares,

blocos de transição e fundações;

• função estética: é representada pela preocupação, durante o projeto, de se ter uma obra

com características geométricas equilibradas, com formas arquitetônicas que se

enquadrem ao meio ambiente;

• ligação da obra com a estrada: é feita pelos elementos situados nas extremidades da

obra, tais como encontros, cortinas, alas laterais, muros auxiliares etc.

2.4 CLASSIFICAÇÃO DAS PONTES E VIADUTOS

As pontes e viadutos podem ser classificados quanto à sua finalidade, material, período de

utilização e tipo estrutural. Essa classificação, dada por Pfeil (1983, p. 14), pode ser

apresentada resumidamente da seguinte forma:

A) quanto à finalidade:

• ponte/viaduto rodoviária(o) – destinada(o) ao tráfego rodoviário (Figura 2);

Figura 2 – Viaduto rodoviário. (Foto: autoria e data desconhecidas).

• ponte/viaduto ferroviária(o) – destinada(o) ao tráfego ferroviário (Figura 3);

Figura 3 – Ponte ferroviária. (Disponível em: <http://www.hidroservice.com.br/images/07010.gif> , acesso em

01 nov. 2005).

• ponte/viaduto rodoferroviária(o) – destinada(o) ao tráfego misto, rodoviário e

ferroviário;

• ponte/viaduto aeroviária(o) – destinada(o) ao tráfego de aeronaves, em pistas

de aeroportos;

• passarela – destinada ao tráfego de pedestres;

• ponte canal – destinada à transposição de um obstáculo por um canal;

• utilitária – destinada ao suporte de utilidades públicas, tais como tubulações

para água, esgoto, etc.

B) quanto ao material:

• ponte/viaduto de madeira (Figura 4);

Figura 4 – Ponte de madeira. (Disponível em: <http://www.joneg.com.br/674pont3.jpg> , acesso em

01 nov. 2005).

• ponte/viaduto de alvenaria de pedra (Figura 5);

Figura 5 – Ponte de pedra. (Disponível em: <http://www.imagensviagens.com/poa08b.jpg >, acesso em

01 nov. 2005).

• ponte/viaduto de concreto armado ou protendido;

• ponte/viaduto metálica(o) (Figura 6).

Figura 6 – Ponte Metálica Juscelino Kubitschek, em Brasília. (Foto: Humberto Napoli Bellei, s.d.)

C) quanto ao período de utilização:

• ponte/viaduto permanente;

• ponte/viaduto provisória(o).

D) quanto ao tipo estrutural:

• ponte/viaduto em laje;

• ponte/viaduto em vigas;

• ponte/viaduto em treliças;

• ponte/viaduto em quadros;

• ponte/viaduto em arco ou abóbadas;

• ponte suspensa;

• ponte estaiada (Figura 7), etc.

Figura 7 – Ponte estaiada. (Disponível em: <http://www.novomilenio.inf.br/real/rpimagem/ed132z02.jpg> ,

acesso em 01 nov. 2005).

2.5 PARTES DE UMA PONTE/VIADUTO

2.5.1 SUPERESTRUTURA

Com base em definições do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (BRASIL,

1997, p. 258), a superestrutura de uma ponte/viaduto pode ser definida como o conjunto de

elementos estruturais acima das obras de apoio que suportam diretamente as ações (cargas) e

vencem um vão livre. Pode ser feita em madeira, aço, alvenaria de pedra, concreto armado ou

protendido, sendo, para fins deste trabalho, explorada a superestrutura em concreto armado.

A superestrutura, segundo afirmações de Pfeil (1983, p. 10) é constituída por duas partes

principais, sendo elas: o tabuleiro ou estrado, responsável por receber diretamente as cargas

aplicadas; e o vigamento principal, que tem a função de vencer o vão livre. Ainda segundo o

autor, incluem-se na superestrutura os contraventamentos e os apoios.

Os elementos componentes da superestrutura são descritos a seguir.

2.5.1.1 Estrado ou tabuleiro

Pfeil (1983, p. 18) define o estrado ou tabuleiro como a parte da superestrutura da ponte que

serve de apoio imediato aos elementos viários - pistas, passeios, etc – recebendo diretamente

as cargas aplicadas; corresponde, no terrapleno

, ao terreno de base da estrada.

A seguir, são apresentadas breves descrições de alguns elementos constituintes do estrado ou

tabuleiro.

O tabuleiro das pontes rodoviárias é constituído pelos elementos estruturais e elementos

utilitários, cujas definições são apresentadas a seguir, baseadas em conceitos expostos por

Pfeil (1983) e pelo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (BRASIL, 1997).

Terrapleno: Terreno resultante de terraplenagem, ou seja, resultante de um conjunto de operações de escavação,

carga, transporte, descarga, compactação de solos, aplicado na construção de aterros e cortes, dando à superfície

do terreno a forma projetada para a construção de rodovias. (Adaptado de BRASIL, 1997, p. 265).

Elementos estruturais

• Laje do tabuleiro: é o elemento de suporte direto da pista de rolamento e dos passeios

para pedestres, ou a laje estrutural usada como pista de rolamento, sendo que, no caso

das pontes de pequeno vão, a laje pode constituir também o vigamento principal.

• Vigamento do tabuleiro: O vigamento do tabuleiro tem a função de suportar as cargas

atuantes sobre o estrado, transferindo-as para o vigamento principal. Nas pontes de

concreto, o vigamento do tabuleiro é representado pelas longarinas e transversinas,

vigas paralelas e transversais ao eixo longitudinal da estrutura, respectivamente, as

quais encontram-se indicadas na Figura 8 a seguir.

Figura 8 – Vigamento (indicação longarinas e transversinas) do tabuleiro de uma OAE. (Foto: Julia Wippich

Lencioni, 2005).

Elementos utilitários

• Barreira de proteção para veículos: constituem obstáculos físicos, com a finalidade de

impedir a saída dos veículos da pista de rolamento, mesmo quando desgovernados;

podem ser metálicas ou de concreto. No caso das barreiras em concreto, estas são

moldadas continuamente em concreto armado, de seção com resistência e dimensões

adequadas, de forma a conter os veículos desgovernados. A Figura 9 ilustra os tipos de

barreira utilizados nas pontes e viadutos rodoviários. A Figura 10 apresenta a indicação

da barreira de proteção de uma OAE.

Figura 9 - Tipos de barreira utilizados em pontes rodoviárias. a) barreira metálica de chapa dobrada presa a

pilares flexíveis; b) barreira metálica de perfil fechado, apoiada em pilares flexíveis; c) barreira lateral de

concreto armado; d) barreira de concreto armado para separação entre duas pistas (PFEIL, 1983, p. 27).

• Pista de rolamento de veículos: Nas pontes e viadutos em concreto armado, a pista de

rolamento dos veículos, ou seja, as faixas destinadas à circulação de veículos, pode ser

executada na forma de uma capa de asfalto aplicada sobre a laje estrutural; ou uma laje

com revestimento fino de concreto, feita com a aplicação de uma camada de

regularização de concreto vibrado acabado por réguas acabadoras; ou uma laje

estrutural sem revestimento, com acabamento superficial bem executado e adequado,

obtido vibrando-se o concreto com equipamentos adequados, ou então, concretando-se

a laje em duas camadas, sendo a camada superior acabada por meio de réguas apoiadas

em guias de madeira, colocadas nos níveis desejados.

Na Figura 10 encontra-se indicada a pista de rolamento de veículos de uma rodovia e,

em continuidade, de uma OAE..

• Passeios ou calçadas para pedestres: são as partes do tabuleiro das pontes destinadas à

passagem de pedestres, e têm largura de cerca de 1,5m.

A indicação do passeio para pedestres de uma OAE encontra-se na Figura 10.

• Guarda corpo ou parapeito: são peças laterais instaladas ao longo de obras de arte ou

vias, utilizadas para a proteção dos pedestres e segurança dos veículos. São

dimensionados de forma a resistir a um esforço de 80kgf por metro linear, aplicado ao

corrimão; possuem altura variável de 0,75m a 1,00m, podendo ser metálicos ou de

concreto. A Figura 10 indica o guarda-corpo de uma passagem para pedestres de uma

OAE.

Figura 10 – Alguns elementos utilitários: barreiras de proteção, pista de rolamento de veículos, passeios para

pedestres, guarda-corpo. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).

• Refúgios de separação de pistas ou canteiros centrais: são utilizados em pontes muito

largas e com tráfego nos dois sentidos, em locais onde for necessária uma separação

física, operacional e psicológica das pistas. Podem ser feitos por meio de calçadas

elevadas ou barreiras de proteção de veículos.

• Juntas de dilatação: as juntas de dilatação devem ser previstas para que fissuras

prematuras devidas às variações de temperatura e umidade não ocorram; são utilizadas

para aliviar as tensões de tração do concreto. Devem ser projetadas e executadas de

forma a impedir a entrada de água ou outros elementos prejudiciais ao concreto e

assegurar a transmissão adequada das cargas nas placas contíguas. Localizam-se em

intervalos regulares, perpendicularmente ao eixo do pavimento.

• Abas laterais das cortinas extremas: As cortinas extremas das pontes são obras

destinadas à retenção do solo. São geralmente dotadas de abas laterais, cuja função é

melhorar a contenção lateral do aterro. Na Figura 11 encontra-se um esquema que

ilustra as abas laterais e a cortina extrema de uma ponte/viaduto.

• Laje ou placa de transição: é a laje que liga o tabuleiro da ponte ao terrapleno, com

aproximadamente três metros de extensão e largura igual à da pista da ponte, apoiada

num dente da cortina extrema e no aterro, cuja finalidade é amenizar o efeito do

recalque de consolidação do aterro. A Figura 11 ilustra a laje de transição de uma ponte.

Figura 11 - Cortina extrema, abas laterais e placa ou laje de transição entre o terrapleno e o tabuleiro da ponte

(exemplificado para o caso de viga em balanço). a) placa de transição rebaixada, com camada de brita

compactada, servindo de base para o pavimento asfáltico; b) placa de transição ao nível da laje do tabuleiro,

recebendo diretamente a capa asfáltica. 1- laje do tabuleiro; 2 – pavimentação em concreto asfáltico; 3 –

cortina extrema da ponte; 4 – laje de transição; 5 – dente para apoio da laje de transição na cortina; 6 – aba

lateral de cortina, para contenção do aterro; 7 – terrapleno compactado; 8 – viga horizontal de reforço da

cortina extrema (PFEIL, 1983, p. 31).

• Dispositivos de drenagem: são parte do sistema de drenagem de uma ponte/viaduto. São

parte do sistema de escoamento de águas superficiais e subsuperficiais, que tem por

finalidade garantir a estabilidade dos maciços ou do leito da rodovia. A inclinação

transversal da pista/tabuleiro conduz a água para os bordos, onde se encontram os tubos

de drenagem, pelos quais a água escoa, caindo sobre o solo.

A Figura 12 ilustra um exemplo de um dispositivo de drenagem utilizado no tabuleiro

das pontes e viadutos rodoviários.

Figura 12 – Exemplo de um dispositivo de drenagem do tabuleiro de pontes e viadutos. (Adaptado de Almeida e

Souza, 1997).

• Caminhos de acesso para inspeção da obra: são aberturas na laje inferior ou na laje do

tabuleiro ou janelas deixadas nas transversinas, utilizadas para acesso e inspeção do

interior de vigas celulares

. Nas pontes com vigamento aberto inferiormente não há, em

geral, previsão de caminho de acesso, empregando-se andaimes adequados para

inspeção da obra.

A Figura 13 a seguir apresenta um exemplo de um viaduto executado em viga celular,

podendo-se observar a presença do acesso ao interior da estrutura.

Viga celular: Viga em forma de uma caixa fechada, às vezes utilizada para vãos grandes (BRASIL, 1997, p.

284). (Ver item 2.5.1.2).

Figura 13 – a) Viaduto executado em viga celular, onde observa-se a existência da janela de acesso ao interior

da estrutura (janela de inspeção); b) detalhe da janela de inspeção da foto a. (Fotos: Julia Wippich Lencioni,

2005).

2.5.1.2 Vigamentos em concreto armado

No caso de pontes de pequeno vão, Pfeil (1983, p. 76) afirma que o vigamento do tabuleiro

pode ficar reduzido a uma laje em concreto armado, sendo que, nas pontes com vãos médios e

grandes, torna-se mais econômico o uso de tabuleiros constituídos por lajes e vigas.

A Figura 14 traz alguns tipos de vigas utilizados em pontes/viadutos em concreto.

Figura 14 - Alguns tipos de vigas principais em pontes de concreto (adaptado de Pfeil, 1983, p. 78): a)

tabuleiro com duas vigas T e laje estrutural; b) tabuleiro com várias vigas T e laje, formando uma grelha que é

uma estrutura plana constituída de vigas longitudinais (1) e transversais (3); c) tabuleiro com viga celular. 1 –

viga principal; 2 – laje do tabuleiro; 3 – transversinas; 4 – laje inferior; 5 – camada de regularização; 6 –

guarda-corpo; 7 – janela na transversina, destinada a permitir a inspeção da parte interna da viga celular.

O vigamento, ou conjunto de vigas de uma estrutura, pode ser classificado quanto ao seu

esquema estrutural, segundo Pfeil (1983, p. 76), em vigas, arcos e quadros.

Quanto à sua constituição interna, os vigamentos de concreto têm geralmente alma

cheia, sendo pouco numerosas as construções em treliças de concreto. Nas

construções de concreto em alma cheia, utilizam-se seções retangulares, T, I e em

forma de caixa, essas últimas geralmente denominadas seções celulares (PFEIL,

1983, p. 76).

Mason (1977), afirma que em pontes de concreto armado de maiores vãos, empregam-se

usualmente superestruturas celulares, não inexistindo uma divisão nítida de elementos como

ocorre em uma estrutura em grelha. A seção transversal da ponte é composta por lâminas

solidárias entre si, sendo a laje tabuleiro uma dessas lâminas. Isso torna a estrutura um

conjunto rígido à torção.

Pfeil (1983, p. 76), afirma que a associação de três ou mais vigas longitudinais (longarinas)

com uma ou mais vigas transversais ao eixo da ponte (transversinas) constitui um sistema

estrutural plano denominado grelha. Esquemas de seções de estruturas celulares são ilustrados

na Figura 15.

Figura 15 - Alguns exemplos de seções transversais de superestruturas celulares. (Adaptado de MASON, 1977,

p. 37).

No caso de tabuleiros estreitos, emprega-se a seção celular simples. Para tabuleiros

de grande largura, podem ser empregadas seções múltiplas. (MASON, 1977, p. 36).

Segundo Mason (1977, p. 13), na superestrutura em grelha, encontra-se um sistema de vigas

principais, orientadas no sentido longitudinal da ponte, vencendo os vão, e um sistema de

vigas secundárias – as transversinas – destinadas a regular a distribuição do carregamento nas

vigas principais. O tabuleiro é constituído por uma laje solidária à grelha, a qual serve de

superfície de rolamento e transmite as cargas do tráfego aos elementos da grelha. Os

elementos da estrutura em grelha são indicados na Figura 16.

Figura 16 - Elementos básicos de uma superestrutura em grelha. a) grelha contínua; b) grelha simplesmente

apoiada. (MASON, 1977, p. 14).

De acordo com afirmações feitas por Pfeil (1983, p. 76), as vigas de concreto podem ser

simplesmente apoiadas ou contínuas, com ou sem rótulas intermediárias, sendo que as rótulas

são geralmente constituídas por dentes nas vigas.

Ainda segundo Pfeil (1983), nas vigas em concreto armado, as barras de armação são

colocadas junto às faces tracionadas e quando a viga recebe carga, o concreto tracionado sofre

fissuração, transferindo às armaduras todos os esforços internos de tração. As armaduras são

dimensionadas de modo a limitar as aberturas das fissuras a valores da ordem de 0,2 mm a 0,4

mm, dependendo das condições ambientais de exposição da obra.

2.5.1.3 Contraventamentos

Os contraventamentos, segundo afirma Pfeil (1983, p. 95), são os vigamentos destinados a

absorver os esforços horizontais aplicados na estrutura, impedindo a flambagem das peças

comprimidas. Os vigamentos do tabuleiro, sobretudo as transversinas, são também

contraventados para impedir flambagem lateral e também para absorver os esforços

longitudinais aplicados no tabuleiro (aceleração e frenagem).

Pfeil (1983, p. 101) afirma ainda que nas pontes com vigas de concreto, as funções de

contraventamento são, em geral, preenchidas pela laje do tabuleiro e pelas transversinas. No

caso de pontes de pequeno vão, com vigas de concreto, retangulares ou em T, o

contraventamento pode ser dispensado, utilizando-se transversinas de apoio.

A Figura 17 mostra um exemplo de pilares contraventados de uma ponte.

Figura 17 - Constraventamento em pilares. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2004).

2.5.1.4 Aparelhos de apoio

Os aparelhos de apoio, segundo Pfeil (1983, p. 101), são peças de transição entre os

vigamentos principais e os pilares ou encontros, as quais transmitem as reações de apoio e

permitem os movimentos das vigas provocados por variações de temperatura ou outras

causas.

“Os aparelhos de apoio são elementos destinados a vincular determinadas partes de uma

estrutura, permitindo, ao mesmo tempo, os movimentos previstos no projeto, que podem ser

de rotação, de translação, ou ambos.” (BRAGA, 1986, p. 5). “A disposição dos aparelhos de

apoio deverá ser tal que garanta a fixação da superestrutura, considerada como um corpo

rígido.” (MASON, 1977, p. 169).

Os aparelhos de apoio são divididos em dois grupos: fixos e móveis.

3.5.1.4.1 Aparelhos de apoio fixos

Os aparelhos de apoio fixos, segundo afirmação de Pfeil (1983, p. 101), permitem os

movimentos de rotação, mas impedem os de translação, e transmitem esforços verticais e

horizontais.

As Figuras 18 e 19 mostram exemplos de apoios fixos utilizados em pontes.

Figura 18 - Exemplos de apoios fixos de pontes: a) apoio fixo metálico, constituído por uma chapa de metal; a

fixação se dá por atrito; b) apoio fixo metálico, constituído por uma rótula de aço (Adaptado de PFEIL, 1983, p.

103).

Figura 19 – Aparelho de apoio de rolamento. a) (Adaptado de BRAGA,1986, p. 92); b) (Foto: autoria e data

desconhecidas).

“Nas obras de concreto, utiliza-se como apoio fixo uma lâmina estreita (largura 10 a 20cm,

altura 2cm), de concreto de alta qualidade. Sob ação de tensões de compressão elevadas, o

concreto da rótula permite pequenas rotações de apoio, sem se fissurar.” (PFEIL, 1983, p.

101). Esse tipo de apoio é denominado “articulação Freyssinet” e é ilustrado na Figura 20.

Figura 20 - Esquema de uma articulação Freyssinet (Adaptado de BRAGA, 1986, p. 18).

Sua possível vantagem é a de poder ser realizada sem materiais adicionais a não ser

o concreto e a armação, já empregados em obra. [...] A articulação é obtida por meio

do estrangulamento da seção da peça, através da qual passam apenas barras de

montagem. Na parte mais estreita da zona estrangulada, inclui-se um pequeno

círculo de concordância [...](MASON, 1977, p. 180).

2.5.1.4.2 Aparelhos de apoio móveis

Os apoios móveis, de acordo com Pfeil (1983, p. 101), permitem movimentos de rotação e

translação horizontal. Transmitem apenas esforços verticais, aos quais se acrescentam os

esforços horizontais provocados por atrito. Podem ser constituídos de pêndulos ou rolos, ou

por dispositivos de deslizamento em bronze ou teflon.

A Figura 21 ilustra alguns exemplos de apoios móveis empregados em pontes de concreto.

Figura 21 - Exemplos de apoios móveis de pontes: a) pêndulo de concreto armado, com rótulas metálicas, de

concreto, ou de neoprene; b) pêndulo metálico; c) apoio metálico de um rolo; d) apoio metálico de dois rolos,

com rótula superior; e) apoio metálico de mais de dois rolos, com rótula superior (PFEIL, 1983, p. 103).

A Figura 22 a seguir apresenta uma foto de uma apoio móvel metálico de mais de dois rolos.

Figura 22 – Apoio metálico de mais de dois rolos. (Foto: autoria e data desconhecidas).

O aparelho de apoio móvel mais comumente utilizado é do tipo borracha fretada ou cintada,

constituído por um tipo de borracha sintética conhecido comercialmente como neoprene. Esse

tipo de aparelho de apoio, segundo afirmações de Mason (1997, p. 169), permite movimentos

em qualquer sentido, limitando-os, porém, a um máximo.

De acordo com Braga (1986, p. 45), esse aparelho de apoio é constituído por placas de

neoprene de pequena espessura, geralmente de formato retangular, com a menor dimensão na

direção onde são previstas rotações. Nos casos em que são previstas rotações em mais de uma

direção, ou para estruturas com grande esconsidade

, placas de neoprene de formato circular

podem ser empregadas. Segundo o autor, no caso de cargas de pequena intensidade, pode-se

utilizar apenas o neoprene. Entretanto, costumam ser empregadas placas de neoprene

intercaladas com chapas de aço de pequena espessura, constituindo assim os chamados

aparelhos de apoio de neoprene fretado, que apresentam menor deformação sob efeito das

cargas verticais.

A Figura 23 ilustra um aparelho de apoio em neoprene fretado.

Figura 23 - Ilustração de um aparelho de apoio de neoprene, apresentado por Mason (1977, p. 170).

Os aparelhos de apoio em neoprene fretado apresentam comportamentos diferentes para cada

tipo de solicitação, conforme pode ser visto nas Figuras 24 e 25 a seguir.

Ver item 2.6

Figura 24 – a) Comportamento ao cisalhamento do aparelho de apoio em neoprene fretado. (BRASIL, 2004b, p.

171); b)Aparelho de apoio submetido ao cisalhamento. (Foto: autoria e data desconhecidas).

Figura 25 – Comportamento à compressão e à rotação do aparelho de apoio em neoprene fretado. (BRASIL,

2004b, p. 171).

Aparelhos de apoio de neoprene cintado (Figura 26), segundo Mason (1977, p. 170), são

utilizados no caso de o aparelho de apoio ter de ser submetido a elevadas forças de

compressão. Esse tipo de aparelho de apoio permite movimentos em uma direção, impedindo

os movimentos em outras direções.

Figura 26 - Ilustração apresentada por Mason (1977, p. 170) para os aparelhos de apoio de neoprene cintado.

a) aparelho de apoio de neoprene cintado, em invólucros metálicos; b) aparelhos providos de guias, destinados

a permitir movimentos em uma direção, impedindo o movimento em outras ou todas as direções.

2.5.2 MESOESTRUTURA

Pfeil (1983, p. 10), define a mesoestrutura como sendo a parte da estrutura formada pelos

pilares e que tem a função de conduzir as cargas recebidas da superestrutura até a fundação.

Os pilares podem ser de concreto armado, alvenaria de pedra, madeira ou aço, sendo o

primeiro tipo aqui discutido por ser o mais utilizado na execução de pontes de concreto.

“A forma adotada para os pilares de concreto depende da altura e da importância dos esforços

horizontais.” (PFEIL, 1983, p. 48).

“Os pilares das pontes abrangem as soluções de pilar único ou pilares independentes, de

acordo com o tipo de estrutura e altura dos pilares.” (MASON, 1977, p. 146).

“Os pilares de pequena altura podem ser maciços ou formados por fustes ligados por vigas

transversais, constituindo pórticos de um ou mais vãos.” (PFEIL, 1983, p. 48). A Figura 27

apresenta esquemas de pilares em concreto armado de pequena altura.

Figura 27 - Esquemas de pilares em concreto armado de pequena altura: a) pilar maciço; b) pilar formado por

duas colunas ligadas por uma viga transversal (pórtico de um vão); c) pilar em forma de pórtico de dois vãos. 1

- pilar; 2 - viga de capeamento; 3 – bloco (PFEIL, 1983, p. 48).

Para Mason (1977, p. 147), o pilar único é uma solução conveniente e comum para pilares de

grande altura, pois se adapta melhor às condições de resistência e estabilidade. Segundo o

autor, os pilares independentes, ou separados, podem ser adotados para pilares de média altura

ou em face de razões estéticas. Esquemas desses pilares são apresentados na Figura 28.

Figura 28 - Algumas soluções para pilares de ponte (Adaptado de MASON, 1977, p. 146). a) e c) ilustram

soluções em pilar único, de seção celular, adotadas para o caso de pilares de grande altura; b) pilares

separados, para o caso de pilares de média altura.

De acordo com Mason (1977, p. 147), pilares em quadro ou contraventados são indicados

para superestruturas destinadas a vencer grandes vãos, cuja construção se deve iniciar por

balanços, a partir dos pilares.

“Os pilares de grande altura são, em geral, projetados com seção retangular oca, de dimensões

constantes ou variáveis. Utiliza-se, também, seção transversal aberta, em forma de H, com

dimensões constantes ou variáveis.” (PFEIL, 1983, p. 49). Esquemas de pilares de grande

altura em concreto armado são ilustrados na Figura 29.

Figura 29 - Esquema de pilares em concreto armado de grande altura: a) pilar de seção retangular oca; b)

pilar de seção em forma de H; c) pórtico de vários andares. 1 - pilar; 2 - viga de capeamento; 3 - blocos; 4 -

vigas intermediárias (PFEIL, 1983, p. 49).

Segundo afirmação feita por Mason (1977, p. 148), quando a superestrutura da ponte não é

ligada monoliticamente aos pilares, conduzindo ao efeito de quadro, encontra-se apoiada nos

pilares ou encontros através dos aparelhos de apoio.

2.5.3 INFRA-ESTRUTURA

De acordo com Pfeil (1983, p. 10), a infra-estrutura de uma ponte transfere para o solo as

cargas da estrutura.

O Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (BRASIL, 1997, p. 133) define infra-

estrutura como a parte da construção de uma obra-de-arte que compreende as fundações e

obras de apoio, sendo que as fundações constituem a parte da construção que se destina

essencialmente a distribuir as cargas pelo terreno.

As fundações dividem-se em superficiais e profundas, podendo ser isoladas ou corridas.

2.5.3.1 Fundações superficiais

As fundações superficiais, ou diretas ou rasas, são empregadas, conforme afirma Caputo

(1987, p. 173), onde as camadas do subsolo imediatamente abaixo da estrutura são capazes de

suportar as cargas.

Caputo (1987, p. 174) e Pfeil (1983, p. 44) apresentam a seguinte divisão para as fundações

superficiais:

• fundação isolada: é a que suporta apenas a carga de um pilar isolado (carga concentrada),

podendo ser um bloco ou uma sapata:

o blocos: feitos em concreto simples ou ciclópico, são fundações construídas com

grande altura, de modo que não há necessidade de armação na face inferior; trabalham

a compressão simples;

o sapatas: são fundações em concreto armado e apresentam pequena altura em relação às

dimensões da base, havendo necessidade de armaduras na face inferior; trabalham a

flexão. Quanto à forma, são usualmente de base quadrada, retangular, circular ou

octogonal;

• fundação corrida: é a que transmite a carga de um muro, de uma parede ou de uma fila de

pilares.

2.5.3.2 Fundações profundas

As fundações profundas, ou indiretas, são constituídas pelas estacas e pelos tubulões, e

transmitem indiretamente a carga ao solo.

“As estacas são elementos estruturais alongados, geralmente cravados no solo por meio de

golpes, vibração ou carga estática, sendo o primeiro processo de emprego mais corrente.”

(PFEIL, 1983, p. 44).

De acordo com Pfeil (1983, p. 45), podem ser de madeira, aço ou concreto. As estacas de

madeira são em geral constituídas de peças roliças, descascadas e secas ao ar; as de aço são

formadas por perfis laminados simples ou compostos - perfis I, H, duplo, etc; e as de concreto

podem ser do tipo pré-moldada, protendida ou não, ou moldadas in loco.

Os tubulões são fundações profundas construídas por escavação, manual ou

mecânica, no interior de camisas metálicas ou de concreto armado, geralmente

circulares, posteriormente preenchidos de concreto. A escavação pode ser executada

a céu aberto ou sob ar comprimido, dependendo da presença de água no terreno. O

diâmetro externo dessas camisas varia de 1,20m a 3,00m (PFEIL, 1983, p. 45).

2.5.4 ENCONTROS

Encontros, de acordo com Pfeil (1983, p. 10), são elementos construtivos de transição entre a

estrutura da ponte e o terrapleno, permitindo a integração da obra-de-arte com o terrapleno, os

quais servem para proteger as extremidades do aterro contra erosão e absorver os esforços

horizontais aplicados no tabuleiro, decorrentes da frenagem dos veículos, podendo ser

dispensados em obras cujos aterros de acesso não apresentam perigo de erosão pelo curso

d’água. Servem ainda de apoio para o estrado/tabuleiro.

“[...] Em certos casos, com maior freqüência em pontes rodoviárias de pequeno porte, é usual

suprimir os encontros ou estruturas de transição, projetando balanços da superestrutura nos

vãos extremos e prevendo taludes adequados para os aterros de acesso.” (MASON, 1977, p.

158).

As Figura 30 e 31 ilustram algumas soluções adotadas para os encontros de pontes

rodoviárias.

Figura 30 - Solução apresentada por Mason (1977, p. 158) para encontro de pontes rodoviárias.

Figura 31 - Solução para encontros de vãos extremos com balanços e placas de transição

(MASON, 1977, p. 160).

“Os encontros de concreto armado podem ser projetados com a parte superior aberta [...]. As

alas laterais podem ser isoladas da parede frontal, ou ligadas à mesma, formando uma

estrutura inteiriça.” (PFEIL, 1983, p. 50).

2.6 CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DAS PONTES

Considerando-se a geometria das pontes, faz-se conveniente e necessário apresentar algumas

definições, dadas de acordo com Pfeil (1983, p. 41).

• Tramo ou vão: é parte da superestrutura de uma ponte situada entre dois elementos

sucessivos de sua mesoestrutura;

• Vão teórico: o vão teórico do tramo de uma ponte é a distância horizontal entre eixos

de dois apoios contíguos da uma estrutura;

• Vão livre: o vão livre do tramo de uma ponte é a distância, medida paralelamente ao

eixo da obra de arte, entre os paramentos interiores de dois apoios ou de pilares e

encontros;

• Altura de construção: é a distância, medida verticalmente, entre o ponto mais alto da

superfície do estrado e o ponto mais baixo da superestrutura, na seção considerada

(Figura 32);

• Altura livre: em uma determinada seção de uma ponte, é a distância vertical entre o

ponto mais baixo da superestrutura e o ponto mais alto do obstáculo transposto pela

ponte na seção considerada (Figura 32);

• Gabarito: o gabarito, de uma estrada ou via navegável, é o espaço livre a ser deixado

sob a ponte, sendo definido por uma altura livre e uma largura livre (Figura 32).

Podem ser definidos dois tipos de gabarito: 1) gabarito da via que passa sobre a ponte,

e 2) gabarito do obstáculo, que pode ser uma via navegável ou outra estrada;

Figura 32 - Altura de construção e gabarito da estrutura. (Adaptado de Almeida e Souza, 1997, p. 138).

• Esconsidade: quando o eixo longitudinal da ponte não forma um ângulo reto com o

eixo longitudinal do obstáculo proposto, diz-se que a ponte é oblíqua ou esconsa,

sendo o último termo o de maior emprego. Uma ponte é considerada esconsa à direita

ou à esquerda quando seu eixo longitudinal inclina-se para a direita ou para a esquerda

da perpendicular ao eixo longitudinal do obstáculo transposto.

A Figura 33 esquematiza a esconsidade à esquerda e à direita de uma ponte.

Figura 33 - Ilustração da esconsidade à direita (a) ou à esquerda (b). A esconsidade é o ângulo

do eixo do rio com a normal ao eixo da ponte (PFEIL, 1983, p. 42).

2.7 PRINCIPAIS TIPOLOGIAS DE PONTES E VIADUTOS EM CONCRETO

ARMADO

São apresentas, a seguir, algumas características dos principais tipos de OAEs em concreto

armado.

2.7.1 PONTES EM VIGAS CONTÍNUAS

Segundo Pfeil (1983, p. 83), as pontes em vigas contínuas são estruturalmente eficazes devido

à redução dos momentos no meio dos vãos causada pela continuidade das vigas. Esquemas de

pontes/viadutos com vigas contínuas são apresentados nas Figuras 34 a 36.

Figura 34 - Esquema de viga contínua (SÃO PAULO,

1999, P. 60).

Figura 35 - Esquemas de pontes em vigas contínuas

com encontros: a) viga contínua com altura constante;

b) viga contínua com altura variável (mísulas).

(Adaptado de PFEIL, 1983, p. 83).

Figura 36 – Exemplos de estruturas reais em viga contínua. a)Viga contínua com altura constante; b) viga

contínua com altura variável. (Fotos: autoria e data desconhecidas).

As vigas de altura constante apresentam maior simplicidade de formas, sendo

recomendadas para vãos pequenos e médios. As vigas com altura variável são mais

eficientes do que as de altura constante, pois o aumento de inércia nos apoios reduz

os momentos atuantes no meio do vão (PFEIL, 1983, p. 83).

“As pontes em vigas contínuas de comprimento muito longo podem ser divididas em trechos,

por meio de juntas nos pilares ou de rótulas nos vãos.” (PFEIL, 1983, p. 86). Essa situação é

ilustrada pela Figura 37.

Figura 37 - Esquemas de pontes com dois trechos contínuos, separados por juntas no tabuleiro: a) solução com

duas juntas no tabuleiro (viga simplesmente apoiada); b) solução com uma junta no tabuleiro; c) pormenor da

rótula; apoio na rótula pode ser fixo, móvel ou elastomérico (PFEIL, 1983, p. 86).

2.7.2 PONTES EM QUADRO OU PÓRTICOS

No caso das pontes em quadro ou pórticos, Pfeil (1983, p. 86) as caracteriza como estruturas

em que as vigas têm continuidade com os pilares. Exemplos de pórticos em concreto armado

são apresentados na Figura 38.

Figura 38 - Exemplos de pórticos de concreto armado: a) pórtico de um vão, biengastado; b) pórtico de um vão,

biarticulado; c) pórtico de dois vãos, com rótulas nas bases das colunas; d) pórtico de um vão com dois

andares; e) pórtico biapoiado, funcionando como viga. (PFEIL, 1983, p. 86).

Segundo afirmações feitas por Pfeil (1983, p. 87), as estruturas das pontes podem ser

aporticadas nas direções longitudinal e transversal, ou em ambas as direções. Ainda segundo o

autor, as pontes em vigas ou pórticos de concreto armado ficam limitados a vãos da ordem de

30m a 40m.

A Figura 39 apresenta esquemas estruturais de pontes em pórtico, enquanto que a Figura 40

apresenta uma estrutura real desse tipo.

Figura 39 - Esquemas estruturais de pontes em pórtico. a) Viaduto em pórtico biengastado, sobre uma via

urbana; o aterro avança até a parede vertical do pórtico, sendo contido lateralmente por alas engastadas no

pórtico ou por muros com fundação independente; b) ponte em pórtico, sobre uma via navegável; pórtico

contínuo de três vãos, com montantes inclinados; c) viaduto em pórtico, sobre uma rodovia de duas pistas, com

canteiro central; estrutura formada por um vão central, elasticamente engastado em quadros triangulares

(PFEIL, 1983, p. 87).

Figura 40 – Exemplo de uma estrutura real - viaduto em pórtico. (Foto: autoria e data desconhecidas).

2.7.3 PONTES EM ARCO OU ABÓBADA

“Denominam-se abóbadas os arcos de pequena espessura e grande largura.” (PFEIL, 1983, p.

88).

Nas pontes com tabuleiro superior, os elementos de apoio do tabuleiro sobre o arco

são denominados tímpanos. Nas pontes antigas, os tímpanos eram geralmente

cheios, sendo constituídos de material de enchimento (terra, pedra ou concreto

magro), contido pelas paredes laterais. Como os tímpanos cheios aumentam o peso

próprio da obra, os construtores passaram a adotar tímpanos vazados, constituídos

por pilares ou paredes de concreto armado. Os tímpanos podem ser vazados na

direção longitudinal e na direção transversal.

Nas pontes com tabuleiro inferior, o tabuleiro é suspenso nos arcos por meio de

tirantes ou pendurais. (PFEIL, 1983, p. 89).

As Figuras 41 a 46 apresentam esquemas e fotos de OAEs reais em arco.

Figura 41 - Esquema de ponte em arco inferior (SÃO

PAULO, 1999, p. 60).

Figura 42 – Ponte em arco inferior. (Foto: autoria e

data desconhecidas).

Figura 43 - Esquema de ponte em arco intermediário

(SÃO PAULO, 1999, p. 61).

Figura 44 – Ponte em arco intermediário sobre o Rio

das Antas, em Bento Gonçalves/RS.

(

http://baixaki.ig.com.br/site/w3291.htm?ctx=2034;

acesso em 07/11/2005).

Figura 45 - Esquema de ponte em arco superior (SÃO

PAULO, 1999, p. 60).

Figura 46 – Ponte em arco superior. (Foto: autoria e

data desconhecidas).

2.8 DEMAIS CONCEITOS E DEFINIÇÕES RELACIONADOS ÀS PONTES E

VIADUTOS

A seguir, são apresentados mais alguns conceitos referentes às pontes e viadutos, dados

segundo definições de Pfeil (1983).

• Viadutos de meia encosta: são os viadutos construídos em encostas de grande

inclinação transvesal, devido ao volume requerido pelo aterro e a dificuldade de

manutenção de sua estabilidade.

Conforme a seção transversal da estrada seja

totalmente em aterro, ou aterro e corte, o viaduto apresentará estrado completo em

largura (correspondente à estrada com seção em aterro), ou estrado de largura parcial

(correspondente à estrada em aterro e corte).

A Figura 47 ilustra um viaduto de meia encosta de estrado com largura total.

Figura 47 – Viaduto de meia encosta. (PFEIL, 1983, p. 12).

• Pontes flutuantes: são pontes utilizadas, em sua grande maioria, em obras provisórias,

e cujos suportes são constituídos por elementos de concreto armado ou chapa metálica

que permitem à estrutura flutuar sobre a água.

• Pontes com estrado móvel: são aquelas em que um ou mais vãos possuem dispositivos

para movimentos de translação ou rotação, liberando esses vãos para passagem de

embarcações de grande altura. São utilizadas na transposição de vias navegáveis,

quando o greide

da estrada não é suficiente para permitir a passagem de embarcações

sob a ponte.

• Passagens superior e inferior: são obras que permitem o cruzamento de duas vias em

níveis diferentes. Constituem-se, em geral, de viadutos, podendo também ser

constituídas por obras enterradas.

A Figura 48 apresenta um exemplo de passagem superior: um viaduto sobre linha

férrea, enquanto que a Figura 49 apresenta uma passagem inferior.

Figura 48 – Viaduto sobre linha férrea. Exemplo de

uma OAE considerada como uma passagem superior.

(Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).

Figura 49 – Passagem inferior a uma rodovia. (Foto:

José Bento Ferreira, s.d.)

Greide: projeção vertical do eixo da estrada; traçado em perfil (BRASIL, 1997, p. 267).

3 CONSIDERAÇÕES SOBRE A INFLUÊNCIA DOS FATORES

AMBIENTAIS NA DEGRADAÇÃO DAS OAES

As diversas manifestações patológicas - e suas velocidades de degradação - apresentadas

pelas OAEs têm suas origens não só na falta de manutenção e conservação adequadas das

estruturas, mas também nas características do entorno dessas obras.

O meio ambiente ao redor de uma estrutura exerce forte influência sobre o comportamento

dessa estrutura no que diz respeito à durabilidade dos materiais empregados na sua construção

e/ou recuperação. O meio ao redor de cada OAE possui características específicas, com

fatores ambientais específicos para cada caso, que podem até mesmo influenciar de forma

negativa a vida útil da estrutura.

O meio ambiente onde se insere uma estrutura deve ser considerado não só quando se

realizam avaliações sobre as causas da degradação dessa estrutura, mas também nos processos

de manutenção e recuperação da mesma. É conhecido que ambientes agressivos são

extremamente nocivos ao concreto armado por provocarem o surgimento de manifestações

patológicas, que podem levar a estrutura à ruína se não forem controladas e solucionadas a

tempo. Ambientes com elevados teores de CO

no ar, por exemplo, podem provocar a

despassivação e corrosão das armaduras, processos ocasionados pelo avanço da carbonatação

do concreto (LENCIONI; LIMA, 2004, p. IV-12). A principal solução para evitar esses

problemas é a realização de inspeções rotineiras e manutenções preventivas nas estruturas

para detectar e evitar o desenvolvimento precoce de ações deletérias, e que ao mesmo tempo

busquem as causas das manifestações patológicas.

O conhecimento das características do entorno de uma obra permite definir quais as possíveis

causas do envelhecimento precoce de uma OAE em concreto armado, bem como estimar a

vida útil dessa estrutura, o desempenho de materiais de recuperação empregados, os intervalos

de tempo adequados para realização das inspeções rotineiras, entre outros.

A seguir, é apresentada uma breve discussão sobre a influência das condições ambientais

brasileiras (fatores ambientais) na degradação de uma obra-de-arte especial em concreto,

buscando, inclusive, caracterizar a influência das dimensões climáticas sobre as estruturas de

concreto.

3.1 CONSIDERAÇÕES SOBRE OS ASPECTOS CLIMÁTICOS BRASILEIROS

De acordo com Lima, Morelli e Lencioni (2005, p. 637), o clima brasileiro tem como

principais características temperaturas variando de amenas a elevadas e grandes variações dos

índices pluviométricos.

“O Brasil está localizado entre os trópicos de Câncer e Capricórnio, havendo a predominância

dos climas tropical e equatorial. Por isso, ao contrário do que ocorre na Europa e nos países

Norte-Americanos, no Brasil as temperaturas médias anuais são mais elevadas.” (LIMA;

MORELLI; LENCIONI, 2005, p. 637).

O clima brasileiro conta ainda com grandes variações regionais, podendo ser: úmido,

subúmido, semi-árido, árido e montanhoso. Ocorre, por conseqüência disso, a seguinte

subdivisão, segundo Mascaró (s.d., p. 139), baseada na classificação de Köppen:

• clima tropical úmido (Aw, Cw) – temperaturas acima dos 18ºC e períodos alternados

de chuvas intensas e de seca;

• clima equatorial úmido (Am, Af) – temperaturas acima de 22ºC e chuvas abundantes;

• clima semi-árido (BSh) – fraca nebulosidade, forte insolação e altas taxas de

evaporação;

• clima subtropical superúmido (Cf) – sem estação seca e com inverno fraco.

A predominância dessa subdivisão do clima nas regiões brasileiras pode ser visualizada no

mapa a seguir (Figura 50).

Figura 50 - Grandes zonas climáticas brasileiras. (MASCARÓ, s.d., p.139).

Além das variações apresentadas acima, em macro-regiões, ou seja, considerações de macro-

clima, com variáveis climáticas em grande escala, faz-se ainda considerações a respeito do

clima nas proximidades da construção.

“Alguns autores classificam os climas em microclima, mesoclima e macroclima; outros, em

clima regional, clima local e clima no entorno da edificação, sendo que estas classificações se

referem sempre à proximidade da edificação.” (LIMA; MORELLI, 2003, p. 9).

Com base nas definições do DURACRETE (1999), pode-se relacionar as seguintes

características para os climas regional, local e de superfície:

• clima regional: é o clima em uma macro região onde uma estrutura está localizada; as

estruturas, individualmente, não influenciam no clima regional; os dados

climatológicos – temperatura, umidade relativa, direção e velocidade do vento,

precipitação, entre outros - obtidos por meio de estações meteorológicas, são

utilizados para caracterizar o clima regional;

• clima local: trata-se de uma transformação do clima regional, havendo diferenças

climatológicas entre os climas regional e local; as estruturas/edificações passam a

influenciar no clima, provocando essas diferenças;

• clima na superfície ou próximo da superfície: é conseqüência do clima local,

considerando-se ainda que o clima é afetado pelos detalhes e pela geometria da

edificação, e pelas propriedades dos materiais; nessas condições, podem ser

verificadas diferenças de temperatura, umidade superficial, evaporação, deposição de

Cloretos, etc.

Uma idéia das dimensões relacionadas à essas classificações pode ser visualizada na Tabela 1.

Tabela 1 - Dimensões do clima. (DURACRETE, 1999).

CLIMA EXTENSÃO VERTICAL EXTENSÃO HORIZONTAL

Clima regional (regional climate) 1 - 200km 1m - 100km

Clima local (local climate) 100m - 10km 0,1m - 1km

Clima na superfície ou próximo à superfície

(near surface or surface climate)

0,01m - 100m 0,01m - 10m

As dimensões apresentadas na Tabela 1 podem ser melhor visualizadas no diagrama da Figura

51, observando-se a influência das cidades e do ambiente construído nos referidos climas.

Figura 51 - Dimensões do clima. (Adaptado de DURACRETE, 1999, p. 10).

3.2 INFLUÊNCIA DOS FATORES AMBIENTAIS NA DEGRADAÇÃO DAS

ESTRUTURAS DE CONCRETO

As estruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de forma a fornecer durante sua

vida de serviço (período após o qual a estrutura deve passar por recuperações) condições

adequadas de uso e de segurança aos que delas se utilizam.

Quando se considera a vida de serviço de uma estrutura de concreto, as condições ambientais

sob as quais essa estrutura está exposta são tão importantes quanto suas propriedades

mecânicas. Temperatura, umidade relativa, vento, poluição, agressividade da água, entre

outros, são fatores que influenciam na degradação das estruturas de concreto.

A seguir, são feitas considerações a respeito da influência de alguns fatores ambientais na

durabilidade das estruturas de concreto.

3.2.1 TEMPERATURA E VARIAÇÃO TÉRMICA

A influência da temperatura tende a ser ignorada nas definições dos processos de

degradação. No entanto, sua influência é extremamente importante, uma vez que as

reações químicas de degradação são aceleradas com o aumento da temperatura. Uma

regra comum diz que, segundo GEHO-CEB (1993)

, um aumento na temperatura de

C dobra a velocidade das reações. (LIMA; MORELLI, 2003, p.6).

As variações térmicas do ambiente, segundo Lima e Morelli (2003, p. 6), exercem influência

nos processos físicos e químicos de degradação das estruturas de concreto. O clima brasileiro

apresenta consideráveis amplitudes térmicas e elevadas temperaturas médias anuais, como

pode ser visto nos mapas das Figuras 52 e 53, respectivamente, fatos que exercem grande

influência nos processos de degradação das obras em concreto.

Figura 52 – Mapa brasileiro de temperatura média anual – período 1931-1990. (INSTITUTO NACIONAL DE

METEOROLOGIA, 2004. Disponível em: <

http://www.inmet.gov.br/produtos> , acesso em 28 mar. 2004).

GEHO-CEB. Durabilidad de estructuras de hormigón. Guia de Diseño. CEB Boletim n.12, Madrid, 1993.

Figura 53 – Amplitude térmica mensal média registrada no período de 1931 a 1990. (LIMA; MORELLI, 2003,

p. 17).

O concreto de cimento Portland apresenta características de resistência que o tornam

mais susceptível à ação da variação de temperatura externa. Essas características são

aquelas relativas à baixa resistência à tração e ao seu tipo de ruptura, em especial

quando submetido a esforços de tração, apresentando um comportamento de ruptura

frágil. Essas propriedades estão associadas às características da matriz de cimento

hidratado e à zona de transição. (LIMA, 2005, p. 720).

A norma brasileira NBR 6118 (ABNT, 2004) contempla valores entre 10 a 15

C como

amplitudes máximas anuais. Amplitudes térmicas acima desses valores indicam a necessidade

de cuidados especiais no dimensionamento de uma estrutura de concreto.

As variações térmicas diárias, mensais e anuais são bastante significativas, uma vez

que a matriz endurecida não é capaz de absorver as deformações provocadas por

essas variações, especialmente as variações mensais e anuais, mais importantes

devido à baixa condutividade térmica do concreto. (LIMA, 2005, p. 720).

Vários fatores intrínsecos, como fator a/c, proporção entre os materiais e tipo de

cimento e de cura, interferem no comportamento dos concretos frente a essas

variações térmicas do ambiente. Fatores extrínsecos, como umidade relativa e

pluviosidade, também interferem no comportamento dos concretos e das estruturas

com eles construídas. (LIMA, 2005, p. 720).

Almusallam (2003), afirma, por exemplo, que a temperatura do ar, a umidade relativa e a

velocidade do vento afetam as propriedades tanto do concreto fresco quanto do concreto

endurecido. Temperatura elevada e baixa umidade relativa aceleram a retração plástica do

concreto. Devido ao fenômeno de retração, surgem tensões que geram fissuras, as quais

degradam o concreto, principalmente por permitirem a penetração de oxigênio e umidade no

material, dando origem à corrosão das armaduras.

3.2.2 VENTO

A incidência do vento nas construções também influi na degradação das mesmas, já que altera

a incidência de chuvas e a deposição de partículas.

3.2.3 CHUVA E UMIDADE RELATIVA

“A maior ou menor incidência de chuvas e a umidade relativa do ambiente comandam a

presença e disponibilidade de água para que as reações de degradação possam acontecer.”

(LIMA; MORELLI; LENCIONI, 2005, p. 642).

A disponibilidade de água nos poros do concreto também está associada com os

mecanismos de transporte, que regem as trocas com o meio ambiente e a

disponibilidade de água livre para participar e propiciar as reações de degradação.

Esses mecanismos de transporte fazem com que, constantemente, a estrutura troque

água e substâncias com o meio ambiente. (LIMA, 2005, p. 723).

A umidade no interior dos poros do concreto é um fator que interfere na velocidade de

corrosão das armaduras.

3.2.4 CHUVA ÁCIDA

A lixiviação do concreto é outro mecanismo de degradação fortemente influenciado pelos

fatores ambientais. A água, pura ou agressiva, degrada o concreto de forma também relevante.

Um exemplo de ataque por água agressiva é o provocado pela chuva ácida.

A chuva ácida é resultante da combinação dos gases presentes na poluição

atmosférica com o hidrogênio presente na atmosfera sob a forma de vapor de água.

Juntamente com os gases produzidos por fábricas e motores, são liberados para a

atmosfera óxidos de enxofre, os quais reagem com o vapor de água produzindo

Ácido sulfúrico (H

), que é diluído na água de chuva e dá origem à chuva ácida.

A chuva ácida apresenta um pH entre 4,5 e 2,2; uma chuva normal possui pH=5. Por

conseqüência disso, as águas de chuva ficam carregadas de compostos agressivos,

principalmente Ácido sulfúrico, que ao atingir as estruturas de concreto provocam

sua degradação. (LENCIONI; LIMA, 2004, p. IV.16).

As fotos da Figura 54 apresentam uma estrutura possivelmente degradada por ação da chuva

ácida.

Figura 54 – Estrutura de concreto que pode ter sido degradada por ação da chuva ácida; a matriz de cimento

foi degradada, expondo os agregados. (Fotos: Gibson Rocha Meira, 2001).

3.2.5 POLUENTES

A presença de substâncias agressivas na atmosfera também é um fator muito importante a ser

considerado quando se trata da degradação das estruturas de concreto causada por fatores

ambientais.

De acordo com Lencioni e Lima (2004, p. IV-16), o Dióxido de Carbono (CO

) presente na

atmosfera, por exemplo, é um dos principais fatores desencadeantes do processo de

carbonatação do concreto e subseqüente corrosão das armaduras, uma das manifestações

patológicas que mais afeta e degrada as estruturas de concreto.

A degradação das estruturas de concreto devida à presença de substâncias na

atmosfera também pode estar relacionada com a presença de partículas sólidas, que

se depositam na superfície das peças estruturais e, com a ocorrência de chuvas,

criam ambiente propício para a dissolução da matriz, por gerar produtos ácidos, e/ou

para o crescimento de fungos e vegetação. (LIMA, 2005, p.732).

3.2.6 INSOLAÇÃO

Lima (2005, p. 732) afirma que a insolação (radiações presentes na luz solar) não afeta as

estruturas de concreto, mas, quando associada à temperatura, à umidade ou ao vento, pode

interferir, por exemplo, na temperatura no interior das peças estruturais.

Segundo Lima, Lencioni e Morelli (2005, p. 3), a insolação influi diretamente na durabilidade

dos materiais de construção civil. Com base nas informações apresentadas pelos autores,

pode-se afirmar que, no caso das obras-de-arte especiais em concreto, componentes da

estrutura, tais como aparelhos de apoio e revestimentos do tabuleiro, são afetados pela

insolação, pois esta degrada os materiais utilizados (borrachas e asfalto, por exemplo).

3.3 INFUÊNCIA DOS DIFERENTES AMBIENTES NA DURABILIDADE DAS

PONTES E VIADUTOS EM CONCRETO

A ação do meio sobre uma estrutura de concreto pode ser caracterizada de acordo com o

ambiente onde estiver inserida essa estrutura, ou seja, de acordo com um ambiente rural,

urbano, marinho ou um ambiente específico (atmosferas viciadas ou industriais).

No caso das OAEs, os ambientes urbano, industrial e marinho são os ambientes mais

importantes de serem estudados, devido à sua agressividade e ao maior número de obras sob

ação desses meios.

3.3.1 AMBIENTE URBANO

O ambiente urbano, característico dos centros populacionais, produz mudanças na natureza

das propriedades da superfície e da atmosfera de uma região. Apresenta impurezas em forma

de óxidos, fuligem e substâncias ácidas agressivas na atmosfera, originadas principalmente

pelo elevado número de veículos automotores existentes nas cidades e pelas elevadas taxas de

esgoto, alterando o meio ambiente original. Essas impurezas participam de vários dos

processos de degradação do concreto, entre eles a carbonatação e a degradação por chuva

ácida.

Além desses aspetos, o DURACRETE (1999) aponta como características do ambiente

urbano mudanças na distribuição da temperatura, na umidade relativa, no regime de ventos e

de chuvas, na vegetação, entre outros. Essa situação pode ser visualizada pelo esquema da

Figura 55 a seguir.

Figura 55 - Atmosfera urbana – distribuição de temperaturas devido ao meio ambiente urbano. (Adaptado de

DURACRETE, 1999, p. 46).

3.3.2 AMBIENTE INDUSTRIAL

O ambiente industrial apresenta uma atmosfera contaminada por gases ácidos, compostos

principalmente por Sulfatos e Monóxido e Dióxido de carbono, e cinzas, contaminando o

meio ambiente de uma forma geral. Os gases ácidos, segundo Helene (1986), contribuem para

a redução da alcalinidade do concreto e aumentam a velocidade de carbonatação, destruindo a

película passivadora do aço.

A contaminação da atmosfera também contribui para a formação de chuvas ácidas e para a

deposição de partículas sólidas que estejam em suspensão na atmosfera, formando depósitos

que, com a ocorrência de chuvas, provocam a acidificação na superfície do concreto.

[...] as indústrias possuem microclimas bastante peculiares. Como exemplo, pode-se

citar as fábricas de papel e celulose que, com seus tanques de branqueamento,

contaminam com Cloretos todo o entorno; o ataque nesses casos é superior ao

provocado pela pior condição de exposição ao ambiente marinho. (LIMA, 2005, p

744).

3.3.3 AMBIENTE MARINHO

No caso do ambiente marinho, tem-se na atmosfera, segundo Helene (1986) um elevado teor

de Cloretos de sódio e magnésio, quer em forma de cristais, quer em forma de gotículas de

água salgada, podendo conter também Sulfatos. Esses elementos são extremamente agressivos

ao concreto, acelerando o processo de corrosão das armaduras.

A água do mar apresenta características diferenciadas de ataque às estruturas de concreto,

sendo comum uma divisão do ambiente marinho em diferentes zonas, conforme pode ser

visualizado na Figura 56.

Figura 56 - Apresentação das distintas regiões (zonas) de agressividade às estruturas de concreto armado –

(adaptado de MEHTA; MONTEIRO, 1994, p. 182).

4 PRINCIPAIS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS OBSERVADAS

EM PONTES E VIADUTOS EM CONCRETO ARMADO

Neste capítulo são apresentadas as principais manifestações patológicas observadas nas obras-

de-arte especiais executadas em concreto armado.

Os problemas patológicos observados nas estruturas de concreto afetam sua segurança e

durabilidade e são originários de diversos fatores associados às fases projeto e de construção,

uso e manutenção de uma obra. Cada manifestação patológica apresenta, normalmente, uma

sintomatologia própria que permite sua identificação.

Os principais efeitos das manifestações patológicas sobre as estruturas de concreto de uma

forma geral são: a degradação da aparência da estrutura, ocasionada pelo surgimento de

manchas, eflorescências, estalactites, fissuras e deformações excessivas no concreto; a perda

de rigidez e resistência da estrutura, provocadas pela presença de fissuras, pelo destacamento

ou desagregação do concreto, ou pela corrosão das armaduras; e a redução da vida útil da

estrutura, que ocorre quando os efeitos citados atingem um nível de comprometimento que

afeta a segurança e impedem a continuidade do uso da mesma.

4.1 CAUSAS DA ORIGEM DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS

Segundo o Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (BRASIL, 1994b, p. 3), as causas

do surgimento das manifestações patológicas e da conseqüente degradação das estruturas de

concreto podem ter origem humana, natural ou acidental. Sendo assim, pode-se apresentar um

quadro resumo dessas causas, elaborado com base nas informações contidas no Manual de

Inspeção de Obras-de-Arte Especiais do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem

(BRASIL, 1994b). Esse quadro resumo é apresentado na Tabela 2 a seguir.

Tabela 2 - Quadro resumo das principais causas das manifestações patológicas nas estruturas de concreto,

elaborado segundo informações contidas no Manual de Inspeção de Obra- de-Arte Especiais do Departamento

Nacional de Estradas de Rodagem (BRASIL, 1994b).

Agentes animais: ação de esgotos e dejetos animais.

Adoção de materiais inadequados ou de baixa qualidade.

Despreparo técnico para a execução.

Execução em desacordo com o projeto.

Negligência na execução.

Ação da temperatura, do vento, da chuva, da abrasão, da

vibração, etc.

Presença de águas agressivas ou puras, sulfatos, sais,

oxigênio; processo de carbonatação do concreto.

Enchentes, choques, incêndios, recalques, deslizamentos

de terra, explosões, etc.

CAUSAS ACIDENTAIS

Sobrecargas excessivas.

Falta de programa de manutenção.

DEGRADAÇÃO FÍSICA DOS

MATERIAIS

DEGRADAÇÃO QUÍMICA DOS

MATERIAIS

DEGRADAÇAO BIOLÓGICA

DOS MATERIAIS

CAUSAS HUMANASCAUSAS NATURAIS

Agentes vegetais: ação de fungos e raízes.

FASE DE PROJETO

FASE DE EXECUÇÃO

FASE DE UTILIZAÇÃO

Projeto incompleto.

Erros de cálculo e ou detalhamento.

Modelo de análise inadequado.

Especificação de materiais inadequados.

Inadequação do projeto ao ambiente.

Má concepção estrutural do projeto.

Souza e Ripper (1998, p. 23), realizaram um levantamento de porcentagens das causas de

ocorrência de problemas patológicos em estruturas de concreto, levantando dados obtidos por

pesquisadores de diversos países, e apresentaram os resultados mostrados na Tabela 3.

Tabela 3 – Análise percentual das causas de problemas patológicos em estruturas de concreto. (SOUZA;

RIPPER, 1998, p. 23).

Edward Grunau

Paulo Helene (1992)

D.E. Allen (Canadá)

(1979)

C.S.T.C. (Bélgica)

Verçoza (1991)

C.E.B. Boletim 157

(1982)

50 10

Faculdade de Engenharia

da Fundação Armando

Álvares Penteado

Verçoza

(1991)

18 6 52 24

B.R.E.A.S.

(Reino Unido)

(1972)

Bureau Securitas

(1972)

E.N.R. (U.S.A.)

(1968 - 1978)

S.I.A. (Suíça)

(1979)

46 \\\\ 44 10

Dov Kaminetzky

(1991)

51 16

Jean Blévot (França)

(1974)

35 \\\\ 65 \\\\

L.E.M.I.T. (Venezuela)

(1965 - 1975)

19 5 57 19

CAUSAS DOS PROBLEMAS PATOLÓGICOS EM ESTRUTURAS DE

CONCRETO

FONTE DE PESQUISA

Concepção e Projeto Materiais Execução Utilização e Outras

46 22

55 \\\\

44 18 28

58 12 35 11

1075

1715

4.2 PRINCIPAIS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS

Nince (1996), dentre diversos outros pesquisadores brasileiros, realizou uma pesquisa de

incidência de manifestações patológicas em estruturas de concreto na região Centro-Oeste do

país, e apresentou como resultado o gráfico da Figura 57.

26,0%

60,2%

23,2%

30,1%

15,4%

4,1%

7,3%

15,4%

11,8%

13,0%

1,6%

30,5%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

Flechas

Fissuras

Infiltrações

Corrosão

Esfoliação

Desagregação

Segregação

Recalque

Colapso Parcial ou Total

Armadura Exposta

Carbonatação

Outras

Figura 57 - Incidência de manifestações patológicas no Distrito Federal. (NINCE, 1996).

A seguir, são relacionadas as principais manifestações patológicas observadas nas pontes e

viadutos em concreto armado, apresentando para cada manifestação patológica uma breve

descrição de sua sintomatologia, dos danos causados à estrutura de concreto, e de seus

mecanismos de degradação.

4.2.1 FISSURAÇÃO

Souza e Ripper (1998, p. 57) afirmam que as fissuras podem ser consideradas uma

manifestação patológica característica das estruturas de concreto, sendo um dos danos de

ocorrência mais comum. Sua caracterização depende sempre de sua origem, intensidade e

magnitude, considerando o fato de que o concreto, por ser um material com baixa resistência à

tração, fissura sempre que tensões trativas, instaladas por diversos motivos, superam a sua

resistência última à tração. De uma forma geral, a norma ABNT NBR6118:2004 (2004)

define como limite de abertura para as fissuras de uma estrutura de concreto o valor de

0,4mm, considerando a proteção das armaduras e a durabilidade da estrutura.

4.2.1.1 Sintomatologia e danos ao concreto

Segundo Cánovas (1994, p. 119) as fissuras em estruturas de concreto podem manifestar-se

após anos, semanas, dias ou até mesmo horas, podendo ser provocadas por múltiplas causas.

Distinguem-se não só pela idade de aparição, mas também pela sua forma e trajetória,

abertura, movimento etc.

Ainda segundo Cánovas (1994, p. 120), além de afetar esteticamente as estruturas e oferecer

uma sensação de insegurança aos seus usuários, as fissuras facilitam o ingresso de agentes

químicos que degradam ou agravam o processo de degradação do concreto.

4.2.1.2 Mecanismos de degradação

Os mecanismos de degradação causadores das fissuras em estruturas de concreto são vários.

Os tipos mais comuns de fissuras serão apresentados divididos em dois grupos: o das causas

intrínsecas e o das causas extrínsecas. Entenda-se por causas intrínsecas os processos de

degradação do concreto que têm origem na própria estrutura, isto é, que têm origem nos

materiais e processos construtivos utilizados na obra, tanto no que diz respeito a falhas

humanas de execução quanto a reações químicas internas do próprio concreto, em especial da

hidratação do cimento. No caso das causas extrínsecas, são as causas de degradação que

independem da estrutura em si e da composição do material empregado, sendo consideradas

fatores externos de agressão ao concreto, como, por exemplo, sobrecargas exageradas

aplicadas durante o uso da estrutura, choques mecânicos, recalques, variações de temperatura,

ventos e pluviosidade, ações químicas causadas por elementos externos ao material e ações

biológicas.

Os tipos mais comuns de fissuras serão aqui apresentados, divididos nos grupos de causas

intrínsecas (retração plástica do concreto, assentamento plástico do concreto, movimentação

de fôrmas e escoramentos, deficiências de projeto e execução, retração térmica do concreto) e

de causas extrínsecas (assentamento de apoios e fundações, variações térmicas, sobrecargas,

corrosão das armaduras, reação álcali agregado, ataque por sulfatos).

4.2.1.2.1 Fissuras de causas intrínsecas

Fissuração por retração plástica do concreto

As fissuras por retração plástica, de acordo com Souza e Ripper (1998, p. 61), são causadas

por uma contração irreversível da massa de concreto devido à evaporação excessivamente

rápida da água que foi utilizada em excesso na elaboração do material, não estando

relacionada ao comportamento reológico próprio do concreto. Cánovas (1994, p. 125) expõe

que o tempo compreendido entre a aplicação do concreto e o surgimento dessas fissuras pode

estar compreendido entre 2 e 4 horas.

Cánovas (1994, p. 124), afirma que as fissuras de retração plástica são produzidas por tensões

capilares nos poros do concreto, cheios de água, aparecendo como conseqüência do retardo no

processo de cura e proteção do concreto fresco. Ao desaparecer por evaporação a umidade

brilhante da superfície do concreto e não havendo compensação da falta de água superficial, a

água contida nos interior dos poros do concreto migra até a superfície, devido à alta

velocidade de evaporação, e surgem as fissuras de retração plástica.

Ainda segundo Cánovas (1994), esse tipo de fissura é muito importante no caso de elementos

estruturais nos quais há predominância da superfície sobre o volume, como no caso das lajes,

pisos e pavimentos; e especialmente quando há perda rápida de água causada pela ação do

tempo seco, dos ventos e de altas temperaturas. A Figura 58 a seguir esquematiza a

característica das fissuras por retração plástica.

Figura 58 – Fissuras por retração plástica. (ISAÍA, 1985, p. 35).

Fissuração por assentamento plástico do concreto

Durante as primeiras horas após o lançamento e adensamento do concreto, as

partículas sólidas da mistura tendem a se movimentar para baixo devido à ação da

gravidade (sedimentação), havendo um deslocamento de ar aprisionado e da água

para a superfície (exsudação). (DAL MOLIN, 1988, p. 4).

Segundo Dal Molin (1988, p. 4), a perda de ar e água durante o assentamento do concreto

causa uma redução no volume da massa em estado plástico (não endurecido), que se desloca

para baixo na fôrma. As fissuras surgem quando há o impedimento da homogeneidade desse

assentamento por algum obstáculo, o qual pode ser a armadura e/ou os agregados de maiores

dimensões, bem como a própria fôrma. As fissuras devido à presença de armaduras

horizontais seguem a direção das mesmas, sendo que as devidas aos agregados não têm

direções privilegiadas, podendo ocorrer na superfície ou no interior do concreto. As Figuras

59 e 60 a seguir ilustram essas duas situações.

Figura 59 - Fissuras por assentamento plástico, causadas

pela presença de armaduras horizontais. (Adaptado de

RAINA, 1996, p. 27).

Figura 60 – Fissura por assentamento plástico

impedida pelo agregado. (ISAÍA, 1985, p. 33).

Segundo afirmações feitas por Souza e Ripper (1998, p. 62), em termos de durabilidade,

fissuras que acompanham as armaduras são as mais nocivas, pois facilitam o acesso direto dos

agentes agressores, facilitando a corrosão das armaduras.

Fissuração por retração térmica do concreto

“A retração do concreto é um movimento natural da massa que, no entanto, é contrariado pela

existência, também natural, de restrições impostas por obstáculos internos (barras de

armadura) e externos (vinculação a outras peças estruturais).” (SOUZA; RIPPER, 1998, p.

63).

Cánovas (1994, p. 127), afirma que a retração do concreto ocorre devido à perda de água da

pasta de cimento para o ambiente, sendo uma reação irreversível. Segundo o autor, a retração

do concreto dá lugar a mudanças volumétricas significativas que fazem com que, se a

deformação da estrutura estiver impedida, sejam criados no concreto tensões de tração que

originem fissuras no mesmo. Ainda segundo o autor, a diferença entre as fissuras de contração

plástica e as fissuras de retração do concreto está no fato de que as fissuras causadas por

retração apresentam-se com abertura constante e não se cruzam nem se ramificam; podem

aparecer dias, semanas ou até mesmo meses depois da concretagem. Quedas bruscas de

umidade ou elevações significativas de temperatura podem fazer com que surjam fissuras por

retração do concreto.

A Figura 61 a seguir ilustra fissuras causadas por retração térmica do concreto em vigas e

lajes.

Figura 61 - Fissuras de retração: a) em vigas; b) em lajes. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 64).

Cánovas (1994, p. 128) afirma ainda que, para este tipo de fissura, tem importância não

apenas a rigidez de um elemento estrutural considerado, mas também do conjunto estrutural

que pode ser afetado, podendo haver casos em que a fissuração, ao invés de ocorrer no

elemento que sofreu o processo de retração, ocorre nos elementos a ele ligados. Isto ocorre

freqüentemente no caso de vigas de grandes seções e muito armadas, unidas a pilares esbeltos

e pouco rígidos, surgindo fissuras não na viga, mas nas cabeças e pés dos pilares.

Fissuras provocadas por movimentação de fôrmas e escoramentos

De acordo com Dal Molin (1988, p. 15), todo movimento produzido nas fôrmas de

concretagem desde o momento de lançamento do concreto até o início de pega pode provocar

o aparecimento de fissuras na estrutura.

A fissuração derivada do movimento de fôrmas e escoramentos pode resultar de (SOUZA;

RIPPER, 1998, p. 63) :

• deformação acentuada da peça, gerando alteração de sua geometria, com perda

de resistência e desenvolvimento de um quadro de fissuração característico de

deficiência de capacidade resistente [...];

• deformação de formas, por mau posicionamento, por falta de fixação

adequada, pela existência de juntas mal vedadas ou de fendas, ou por absorção

da água do concreto, permitindo a criação de juntas de concretagem não

previstas, o que normalmente leva à fissuração.

As Figuras 62, 63 e 64 mostram exemplos de fissuras causadas por movimentação de fôrmas

e escoramentos.

Figura 62 – Fissura interna devido ao movimento da fôrma. (DAL MOLIN, 1988, p. 20).

Figura 63 – Fissura na superfície do concreto devido ao movimento da fôrma. (DAL MOLIN, 1988, p. 20).

Figura 64 – Fissura na superfície do concreto devido à deformação da base da fôrma. (DAL MOLIN, 1988, p.

20).

Fissuras provocadas por deficiências de projeto e execução

De acordo com Cánovas (1994, p. 137) muitos erros de projeto se manifestam nas estruturas

de concreto na forma de fissuras, tanto no caso do concreto moldado in loco quanto do

concreto pré-moldado. Falhas de concepção, cálculo, detalhes construtivos, ausência de

juntas, concretagens deficientes, etc, podem traduzir-se em fissuras no concreto. O emprego

inadequado de armaduras, o uso de armadura insuficiente nos elementos não estruturais

vinculados a elementos estruturais, a falta de armadura em encontros etc, são causas

importantes de fissuração.

A Figura 65 é um exemplo da manifestação de fissuras causadas por insuficiência de

armadura em um elemento estrutural (pilar).

Figura 65 - Fissuras verticais no pilar indicando insuficiência de estribos. (THOMAZ, 1989, p. 56).

4.2.1.2.2 Fissuras de causas extrínsecas

Fissuras causadas por assentamento de apoios e fundações

De acordo com RAINA (1996, p. 28), em certas condições estruturais, significantes

assentamentos diferenciais de apoios e fundações, devidos a inadequação de projeto, induzem

à ocorrência de esforços de flexão e cortante na estrutura, que pode ou não ter sido projetada

para suportar essas ações. No caso de concretos que ainda não obtiveram resistência mecânica

suficiente, as tensões causadas pelo assentamento precoce dos apoios podem dar origem a

deformações, ondulações, e fissuras no concreto fresco.

“[...] os recalques diferenciais podem ser gerados por incorreções várias na interação solo-

estrutura, que podem ocorrer tanto nas fases de projeto e execução, como na de utilização.”

(SOUZA; RIPPER, 1998, p. 69).

“O quadro de fissuramento gerado pela falha de um ou mais apoios de uma determinada

estrutura é função de diversos fatores, sendo os principais a própria magnitude do recalque e a

capacidade ou não da estrutura conseguir assimila-lo.” (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 70).

Considerando-se o estudo sobre fissuras elaborado por Dal Molin (1988, p. 93), pode-se

considerar como causas de recalques das fundações de pontes e viadutos:

• os recalques normais, provenientes da compressão do solo de fundação,

previsíveis e calculáveis;

• os recalques provenientes da ação de pressões que ultrapassam a pressão crítica

de escoamento do solo e que podem levar à ruptura do terreno de fundação;

• o recalque por degradação das fundações de concreto (sapatas, estacas,

tubulões, blocos de fundação), causada pela ação de solos e águas agressivas;

• os recalques provenientes de construções ou escavações vizinhas, do

abaixamento do nível do lençol freático, das falhas de concretagem, etc.

Fissuração por variações térmicas

A instauração de diferentes estados de tensão em diferentes seções de uma mesma

peça estrutural [...] e a criação de um estado de sobretensão gerado por contração ou

dilatação térmica, são situações que normalmente geram fissuração, posto que, em

qualquer dos casos, criam-se tensões superiores à capacidade resistente ou de

deformação das peças. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 70).

Utilizando alguns conceitos expostos por Souza e Ripper (1998, p. 70), ao analisar uma OAE,

pode-se dizer que a laje ou tabuleiro dessa obra é a parte mais exposta aos gradientes térmicos

naturais, quando comparado a outros elementos dessa estrutura. Como conseqüência disso,

são gerados movimentos diferenciados entre elementos verticais e horizontais, que acabam

por gerar fissuras.

Fissuração por sobrecargas

A atuação de sobrecargas, previstas ou não em projeto, pode produzir a fissuração de

componentes de concreto armado sem que isto implique, necessariamente, ruptura

do componente ou instabilidade da estrutura; a ocorrência de fissuras num

determinado componente estrutural produz uma redistribuição de tensões ao longo

do componente fissurado e mesmo nos componentes vizinhos, de maneira que a

solicitação externa geralmente acaba sendo absorvida de forma globalizada pela

estrutura ou parte dela. [...] existem casos em que é limitada a possibilidade de

redistribuição das tensões, seja pelo critério de dimensionamento do componente,

seja pela magnitude das tensões envolvidas ou, ainda, pelo próprio comportamento

conjunto do sistema estrutural adotado. (THOMAZ, 1989, p. 45).

Fissuras causadas por cargas externas podem se manifestar de diversas formas, como

conseqüência de ações mecânicas. De acordo com Cánovas (1994, p. 138), as fissuras devidas

a ações mecânicas aparecem nos elementos estruturais quando há o “esgotamento” do

concreto, bem como conseqüência de esforços de tração, de flexão, de cortante, de torção ou

de compressão, ou da sobreposição dessas ações.

As fissuras causadas por ações mecânicas assumem configuração própria, em função do tipo

de esforço a que estão submetidas as peças estruturais. As Figuras 66 a 70 ilustram os

diversos tipos de esforços atuantes sobre estruturas de concreto e as características das

fissuras decorrentes dessas ações mecânicas.

Figura 66 - Algumas configurações genéricas de fissuras em função do tipo de solicitação predominante.

(SOUZA; RIPPER, 1998, p. 58).

Figura 67 - Fissuração em viga submetida a flexocompressão. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 58).

Figura 68 - Fissuras por compressão sem e com confinamento. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 58).

Figura 69 - Fissuração por torção. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 61).

Figura 70 - Fissuração por puncionamento. (SOUZA; RIPPER, 1998, p. 61).

Fissuras devidas à corrosão das armaduras

Segundo Raina (1996, p. 33) o aumento do volume dos produtos de corrosão – o Óxido de

ferro tem um volume bem maior do que o aço do qual é formado – causa tensões de ruptura

ao redor das barras da armadura. Isso resulta em fissuras radiais locais, as quais iniciam o

processo de lascamento do concreto. Essas fissuras permitem o fácil acesso do Oxigênio, da

umidade e de Cloretos ao concreto, criando uma condição por meio da qual a corrosão

continua e favorece o aumento da fissuração e, finalmente, um processo de lascamento e

desagregação significativo no concreto.

A Figura 71 a seguir apresenta um elemento de uma estrutura de concreto armado (guarda-

corpo de uma ponte) com fissuras causadas pela corrosão da armadura.

Figura 71 – Fissuras causadas por corrosão da armadura. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2002).

Fissuras devidas à reação álcali-agregado

A reação álcali-agregado, de acordo com Mehta e Monteiro (1994, p. 161), trata-se de uma

reação química entre os álcalis do cimento (podendo também ser proveniente de outras fontes)

e alguns minerais reativos presentes nos agregados. Segundo Neville (1982, p. 149), a reação

tem como resultado um gel de Silicato e Álcali, e o surgimento de uma alteração dos bordos

do agregado (Figura 72a). Trata-se de uma reação lenta, de acordo com Raina (1996, p. 33),

que costuma demorar anos para se manifestar.

Cánovas (1994, p. 64) afirma que é necessário a existência de umidade para que a reação

ocorra. Segundo o autor, o gel formado na reação absorve água e expande, gerando elevadas

tensões que fissuram o concreto e destroem a pasta. A expansão progride nas direções de

menor resistência, originando fissuras paralelas à superfície e na direção dos esforços de

compressão. Essa expansão pode também ser gerada pelo efeito do aumento da pressão

hidráulica gerada pelo fenômeno de osmose. As vezes, parte do gel abandona o interior do

concreto através das fissuras, aparecendo na superfície sob a forma de gotas gelatinosas.

As fotos a e b da Figura 72 apresentam as características da reação álcali agregado. A Figura

73 apresenta um exemplo de uma estrutura de concreto – pavimento aeroportuário –

degradado por reação álcali-agregado, onde pode-se observar fissuras de forma irregular na

superfície (aspecto de craquelamento), resultantes da reação.

Figura 72 – Características da reação álcali-agregado. a) Alterações no bordo do agregado; b) manchas

esbranquiçadas decorrentes da formação do gel da reação no lugar onde antes havia o agregado. (Fotos: Julia

Wippich Lencioni e Maryangela Geimba de Lima, 2005).

Figura 73 – Estrutura de concreto (pavimento aeroportuário) fissurada por reação álcali-agregado. (Foto:

Maryangela Geimba de Lima, 2004).

A reação álcali-agregado, conforme exposto por Neville (1982, p. 150), é acelerada em

condições de molhagem e secagem alternadas, e também a temperaturas mais elevadas

(temperaturas entre 10ºC e 38ºC).

Para Raina (1996, p. 33), a confirmação da reação álcali-agregado pode ser feita somente

através de testes de laboratório em amostras de concreto retiradas da estrutura.

Fissuras devidas ao ataque por Sulfatos

Os íons Sulfato formam sais que, segundo Neville (1982, p. 422), quando presentes em

soluções, podem reagir com a pasta de cimento endurecido do concreto. Segundo afirmações

feitas por Biczók (1981, p. 243), o íon sulfato aparece em maior ou menor quantidade em

águas livres ou subterrâneas, e principalmente na água do mar, sendo que os Sulfatos mais

prejudiciais para o concreto se encontram nos terrenos argilosos e no seu lençol freático.

[...] O Sulfato de amônia está presente com freqüência nos solos e águas de

agricultura. Efluentes de fornos que usam combustíveis com alto grau de Enxofre e

de indústrias químicas podem conter Ácido sulfúrico. Decomposição de material

orgânico em pântanos, lagos poucos profundos, poços de mineração e canos de

esgoto freqüentemente levam à formação de H

S [Ácido sulfídrico] que pode ser

transformado em Ácido sulfúrico pela ação de bactérias. De acordo com o Comitê

201 do ACI

, a água utilizada em torres de resfriamento de concreto também pode

ser uma fonte potencial de ataque por Sulfato, devido à formação gradual de

Sulfatos pela evaporação da água. Portanto, não é incomum encontrar concentrações

deletérias de Sulfato em ambientes naturais e industriais. (MEHTA; MONTEIRO,

1996, p. 153).

Segundo Cánovas (1994), a reação dos íons Sulfato ocorre com o Aluminato tricálcico do

cimento em presença de água, resultando em Sulfoaluminato tricálcico, o qual cristaliza

originando o Sal de Candlot ou Etringita. O produto originado apresenta um volume 2,5 vezes

superior ao do Aluminato inicial, dando lugar, por conseqüência, a uma forte expansão e

desagregação total do concreto, destruindo o aglomerante e soltando os agregados.

Conforme exposto por Mehta e Monteiro (1996, p. 153), ao fissurar, a permeabilidade do

concreto aumenta e a água agressiva penetra mais facilmente no seu interior, acelerando o

processo de degradação. O ataque por Sulfatos pode apresentar a forma de uma perda

progressiva de resistência e perda de massa devidas à degradação dos produtos de hidratação

do cimento. Em concretos com baixa relação água/cimento, a manifestação do ataque pode ter

N. T. AMERICAN CONCRETE INSTITUTE: Guide to Durable Concrete: reported by ACI Committee 201.

2R In: __. ACI Manual of Concrete Practice. Detroit, 1991. Part 1.

100

início após dois ou três anos, segundo Neville (1969

apud NEVILLE, 1982, p. 425).

Neville (1982, p. 424) afirma que a velocidade com que o concreto é atacado depende não só

da concentração de Sulfatos, mas também da velocidade com que podem ser repostos os

Sulfatos removidos pela reação com o cimento. Segundo o autor, deve-se conhecer a

movimentação da água subterrânea, pois o ataque será mais intenso se o concreto estiver

exposto de um só lado à pressão de água contendo Sulfatos. De forma semelhante, saturação e

secagem alternadas levam à degradação rápida. Por outro lado, se o concreto estiver

completamente enterrado, sem uma passagem para a água subterrânea, as condições serão

muito menos severas. “Portanto, porões, galerias, muros de arrimo e lajes no solo são mais

vulneráveis que fundações e estacas.” (MEHTA; MONTEIRO, 1996, p. 159).

Ainda segundo Neville, (1982, p. 424), o concreto atacado por Sulfatos tem uma aparência

esbranquiçada característica. O processo de degradação geralmente tem início nos cantos e

arestas, havendo uma fissuração progressiva e um desprendimento de lascas que reduzem o

concreto a uma condição friável ou até fraca.

4.2.2 CORROSÃO DE ARMADURAS

A corrosão das armaduras é uma das manifestações patológicas mais freqüentemente

observadas nas estruturas de concreto, atingindo índices preocupantes. Segundo referências

citadas em um trabalho de Bauer, Feijão e Alves (2001, p.292), alguns pesquisadores já

registraram índices de até 45% dos casos observados como de corrosão das armaduras.

NEVILLE, A. M. Behaviour of concrete in saturated and weak solutions of magnesium sulphate and calcium

chloride. J. Mat. ASTM, 4, 1969. p. 781-816.

101

A corrosão do aço no concreto é um processo eletroquímico (MEHTA e MONTEIRO, 1994,

p. 169) e, de acordo com Wolynec (2003, p. 59), envolve uma reação anódica de dissolução

do metal e uma outra de natureza catódica que ocorre simultaneamente.

HELENE (1986, p.2) explica que, para que a corrosão das armaduras no interior do concreto

se desenvolva, são necessários três fatores: um eletrólito, que irá conduzir os íons e dissolver

o Oxigênio - o eletrólito, no concreto é constituído por íons em solução; uma diferença de

potencial entre dois pontos quaisquer da armadura, seja pela diferença de umidade, aeração,

concentração salina, tensão no concreto e/ou no aço, impurezas no metal, heterogeneidades

inerentes ao concreto, pela carbonatação ou pela presença de íons; e a presença de Oxigênio

dissolvido na solução presente nos poros do concreto. Existe um quarto fator, que influencia

fortemente no início e na velocidade do processo corrosivo: a presença de íons agressivos no

eletrólito, como, por exemplo, Cloretos ou Sulfatos.

O esquema de uma célula ou pilha de corrosão é apresentado na Figura 74. De acordo com

afirmações de Helene (1986, p.2), como em qualquer outra célula, uma célula de corrosão

possui um anodo, um catodo, um condutor metálico e um eletrólito; e qualquer diferença de

potencial entre as zonas anódicas e catódicas acarretará o aparecimento de corrente elétrica.

102

Figura 74 - Representação esquemática de uma célula de corrosão em concreto armado. (PORRERO

, 1975

apud HELENE, 1986, p. 2).

Segundo Helene (1986, p. 3), a presença de agentes agressivos no concreto ou no meio que o

rodeia e que possam por ele ser absorvidos, pode acelerar o processo de corrosão da

armadura. Agentes agressivos, como Sulfetos (S

), Cloretos (Cl

), Dióxido de carbono (CO

Óxidos de enxofre (SO

, SO

), fuligem e outros, podem provocar a quebra da película de

passivação

do aço, dando início ou acelerando o processo de corrosão da armadura.

Em princípio, qualquer substância ácida (gases, líquidos, sólidos), que penetre na

estrutura porosa do concreto ou venha a se depositar na superfície de armaduras

parcial ou totalmente expostas, contribui para o aumento do risco de corrosão.

Quando se tratar de armadura já em início de corrosão, essas substâncias podem

acelerar o processo. (HELENE, 1986, p. 4).

PORRERO, Joaquim I. Causas que en la pratica producen la corrosión de las armaduras de concreto. Boletin

del IMME, Caracas, 12(49): 25-49. 1975.

Ver item 4.2.2.2.1.

103

4.2.2.1 Sintomatologia e danos ao concreto

Os danos ao concreto, resultantes da corrosão da armadura, manifestam-se, de acordo com

Mehta e Monteiro (1994, p. 168), sob a forma de expansão, fissuração e lascamento do

cobrimento. Como conseqüência, uma estrutura em concreto pode sofrer danos devido à perda

de aderência entre o aço e o concreto, perda da sessão de concreto das peças e redução da área

da seção transversal da armadura, fatores que podem levar ao colapso da estrutura.

Contudo, nem sempre se produz fissuração quando as armaduras se corroem. Caso o

concreto esteja muito úmido, os óxidos são gerados a uma velocidade constante e

podem migrar através da rede de poros, aparecendo na superfície sob a forma de

manchas marrom-avermelhadas, que inclusive podem não coincidir com a posição

das armaduras (FELIU & ANDRADE

, 1988 apud CASCUDO, 1997). Nesta

situação, a durabilidade das estruturas é basicamente afetada pela perda de seção das

armaduras e pelo comprometimento à aderência aço/concreto. Em muitos casos, no

entanto, ocorre uma situação mista, com a incidência de fissuras contendo manchas

em suas bordas. (CASCUDO, 1997, p. 65).

A foto da Figura 75 apresenta um pilar de ponte degradado por corrosão da armadura.

FELIU, S..; ANDRADE, C., coord. Manual inspección de obras dañadas por corrosión de armaduras. Madrid,

Instituto Eduardo Torroja, 1988.

104

Figura 75 – Pé de pilar de um viaduto degradado por corrosão da armadura; armadura exposta e com perda de

seção. (Foto: José Bento Ferreira, s.d.).

Os produtos de corrosão são uma gama variada de Óxidos e Hidróxidos de ferro que, segundo

Cánovas (1994, p. 87), passam a ocupar, no interior do concreto, volumes de 3 a 10 vezes

superiores ao volume original do aço da armadura, podendo causar tensões internas superiores

a 15 Mpa.

4.2.2.2 Mecanismos de degradação

Existem dois mecanismos principais de despassivação e, conseqüentemente, de corrosão das

armaduras: a carbonatação do concreto e a penetração de íons Cloreto. Ambos os mecanismos

são abordados a seguir.

105

4.2.2.2.1 Carbonatação do concreto

A matriz de cimento hidratado do concreto, segundo conceitos apresentados por Helene

(1986), Cascudo (1997) e Lima (1996), apresenta um pH em torno de 12-13. De acordo com

Anstice, Page e Page (2004, p. 377), esse meio alcalino proporciona à armadura do concreto

uma proteção contra a corrosão através de uma camada protetora (passivadora) de óxido que

age como uma barreira contra a dissolução anódica do metal. A carbonatação do concreto,

entretanto, reduz o valor do pH da água do extrato aquoso presente nos poros a níveis que

desestabilizam essa camada passivadora (valores de pH inferiores a 10) e permitem o

desenvolvimento do processo de corrosão do aço. Esse processo pode ser explicado e

visualizado pelo diagrama apresentado na Figura 76.

106

Figura 76 – Diagrama de Pourbaix (1961

apud HELENE, 1986, p. 5). Diagrama de equilíbrio de potencial x

pH, para o sistema Fé-H

O, a 25ºC, delimitando os domínios prováveis de corrosão, passivação e imunidade.

Andrade (1992, p. 76) afirma que o Dióxido de carbono, CO

, presente no ar penetra através

da rede de poros do concreto e reage com os constituintes alcalinos da pasta de cimento,

principalmente com o Hidróxido de cálcio, levando à formação de Carbonatos cálcicos e

alcalinos e à redução do valor do pH da solução aquosa presente nos interstícios do concreto.

As reações características deste processo são (LIMA, 1996):

CO Ca OH CaCO H O

22 3

⎯

→

⎯

()

OHCOKNaOHKNaCO

23222

)(, +⎯⎯→⎯+

POURBAIX, M. Curso sobre corrosão eletroquímica. Lisboa: Instituto Nacional de Investigação Industrial.

1961. 90p.

107

A Figura 77 apresenta de forma esquemática o processo de carbonatação, segundo

BAKKER

(1988 apud CASCUDO, 1997, p. 51).

Figura 77 - Representação esquemática do processo de carbonatação.

(BAKKER, 1988 apud CASCUDO, 1997, p. 51).

Dois do principais fatores que influenciam na carbonatação do concreto, apresentados por

Hartmann et al (2001, p. 284), são:

• umidade: a umidade influencia na velocidade de carbonatação devido à sua

interdependência com a umidade interna de equilíbrio dos poros do concreto. O

processo de carbonatação é mais freqüente no intervalo 50% < UR < 95%,

conforme pode ser visualizado no gráfico da Figura 78 a seguir;

BAKKER, R. F. M. Initiation period. In: SCHIESSEL, P. ED. Corrosion of steel in concrete. London:

Chapman and Hall, 1988. Cap. 3, p. 22-55.

108

Figura 78 – Variação da espessura carbonatada em função da umidade relativa. (ANDRADE, 1992, p. 31).

• quantidade de CO

disponível: quanto maior a concentração de CO

atmosfera, maior a velocidade de carbonatação do concreto.

A frente de carbonatação costuma ser medida através do uso de indicadores químicos.

Segundo Andrade (1992, p. 76), a fenolftaleína é o indicador mais adequado. Essa solução,

quando em contato com o concreto, apresenta-se incolor para valores de pH inferiores a 8,3;

para valores de pH superiores a 9,5, torna-se vermelho-carmim; para pH entre 8 e 9,5,

apresenta-se com coloração variável entre rosa e vermelho-carmim.

Existem diversos modelos matemáticos consagrados utilizados para prever o avanço da frente

de carbonatação do concreto. Um deles, proposto pelo DURACRETE (1999, p. 174), é

apresentado a seguir.

2333

,,,,

COseffCOtCOeCOc

CDkkk

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

∗∗

∗∗∗∗

Onde:

= constante relacionada com a cura do concreto;

,COc

= constante relacionada com o meio-ambiente;

,COe

109

= constante relacionada com o método de ensaio;

,COt

= coeficiente de difusão efetiva;

eff

= concentração de Dióxido de carbono na superfície;

,COs

= capacidade de ligação do Dióxido de carbono; a

= tempo;

= tempo de referência;

= fator idade levando em consideração a dependência com o coeficiente de

difusão efetiva.

4.2.2.2.2 Penetração de íons Cloreto

“A contaminação das estruturas de concreto por íons Cloreto promove a despassivação das

armaduras e é um dos pricipais responsáveis pelo fenômeno de corrosão nas estruturas de

concreto armado e protendido.” (BARBOSA; MITRE; HELENE, 2001, p. 248). “Caso a

concentração desses íons junto às armaduras ultrapasse valores críticos, ocorre a

despassivação das armaduras e o desencadeamento do processo corrosivo” (ANDRADE,

1992, p. 25) “ocasionando conseqüências negativas para a estabilidade, funcionalidade e

estética das estruturas.” (HOFFMANN; DAL MOLIN, 2001, p. 270).

Os íons Cloreto podem ser incorporados ao concreto no estado fresco pela utilização

de aditivos aceleradores de pega ou de água e agregados contaminados. Já no

concreto endurecido, o ingresso pode dar-se em ambientes marinhos, industriais ou

pela lavagem com Ácido muriático (Ácido clorídrico diluído). (HELENE

, 1993

apud BARBOSA; MITRE; HELENE 2001, p. 248).

HELENE, P. Contribuição ao estudo da corrosão em armaduras de concreto armado. Tese (Livre

docência) – escola Politécnica da USP, São Paulo, 1993.

110

“[...] Quando os íons Cloreto penetram nas soluções intersticiais, podem reagir com o C

[Aluminato tricálcico] para formar Monocloroaluminatos, que permitem modificar

favoravelmente a microestrutura do concreto, mas podem também atingir as armaduras,

corroendo-as rapidamente.” (HARTMANN; HELENE, 2001, p. 260).

A foto da Figura 79 apresenta uma estrutura de concreto armado degradada por Cloretos

marinhos.

Figura 79- Estrutura degradada por ação de Cloretos marinhos – plataforma de pesca em Atlântida, RS.

(Foto: Maryangela G. de Lima,1988 ).

Hartmann e Helene (2001, p. 260) afirmam que os Cloretos podem se apresentar no concreto

de três formas: livres para despassivar o aço, combinados quimicamente ou retidos por

adsorção física às paredes dos capilares.

“O transporte de íons Cloreto somente ocorre em presença de água.” (HARTMANN;

HELENE, 2001, p. 260). “A penetração dos íons Cloreto a partir do ambiente exterior dá-se

111

pelos mecanismos clássicos de transporte de íons

: absorção capilar, difusão, permeabilidade

e migração iônica.” (HELENE, 1993 apud BARBOSA; MITRE; HELENE 2001, p. 248).

Para Helene (1997, p.33) a profundidade de penetração e o teor de Cloretos são altamente

dependentes do microclima e da atmosfera onde está inserido o componente estrutural.

Segundo Hartmann et al (2001, p. 282), a região de variação de respingos da maré é uma das

mais atacadas, pois há Cloreto, água e Oxigênio suficientes para a penetração no concreto,

despassivação da armadura, iniciação e manutenção do processo de corrosão.

O gráfico da Figura 80 a seguir apresenta a variação do conteúdo crítico de Cloretos em

função da qualidade do concreto e da umidade relativa.

Barbosa, Mitre e Helene (2001, p. 248), definem os mecanismos de transporte de íons da seguinte forma: 1º)

absorção capilar: dá-se pelas pressões capilares de sucção que ocorrem no interior de poros secos ou

parcialmente secos; 2º) difusão: dá-se pela diferença de concentração iônica entre a solução dos poros de

concreto e o exterior, principalmente quando os poros encontram-se saturados; 3º) permeabilidade: é

responsável pelo ingresso de água, quando há gradiente de pressão; 4º) migração de íons: ocorre frente à

aplicação de um campo elétrico, podendo ser entendido como um processo de difusão forçada de íons

112

Figura 80 – Variação do conteúdo crítico de Cloretos em função da qualidade do concreto e da umidade

relativa. (FELIU; ANDRADE, 1988 apud CASCUDO, 1997, p.49).

Assim como no caso da carbonatação, existem diversos modelos matemáticos consagrados

para prever o ingresso de íons Cloreto no concreto, sendo apresentado a seguir o modelo

proposto pelo DURACRETE (1999, p. 184).

()

,,,,

−

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

∗

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

∗∗∗∗∗

−∗= wt

Dkkk

erfCC

mceCltCleClc

SNx

Onde:

= concentração de cloretos na superfície;

= coeficiente de difusão efetiva, medido no tempo ;

mce

, m

Clc

= constante relacionada com a cura do concreto;

113

Cle

= constante relacionada com o meio-ambiente;

Clt

= constante relacionada com os métodos de ensaio;

= tempo

4.2.3 MANCHAS SUPERFICIAIS

4.2.3.1 Sintomatologia e danos ao concreto

Manchas de coloração esbranquiçada, esverdeada ou escura na superfície das estruturas de

concreto.

4.2.3.2 Mecanismos de degradação

4.2.3.2.1 Corrosão das armaduras do concreto

Conforme abordado no item 4.2.2 desta Tese, a corrosão das armaduras do concreto tem como

um de seus produtos manchas marrom-avermelhadas, as quais degradam esteticamente a

estrutura.

114

4.2.3.2.2 Lixiviação

A lixiviação do concreto – lavagem dos compostos solúveis resultantes da hidratação do

cimento, causada pela água – é um mecanismo de degradação fortemente influenciado pelos

fatores ambientais. A água, pura ou agressiva, degrada o concreto de forma também relevante.

De acordo com Mehta e Monteiro (1994, p. 149), além da perda de resistência, a lixiviação

do Hidróxido de cálcio do concreto pode ser considerada indesejável por razões estéticas, pois

o produto lixiviado interage com o CO

presente no ar e resulta na precipitação superficial de

crostas brancas de Carbonato de cálcio, um fenômeno conhecido por eflorescência.

A eflorescência também pode ser causada pelo uso de agregado originário de praia,

não lavado. A camada de sal na superfície das partículas do agregado pode causar a

formação imediata de um depósito branco na superfície do concreto. O gesso e os

álcalis do agregado têm efeito semelhante. (NEVILLE, 1982, p. 433).

As Figuras 81 e 82 trazem estruturas de concreto degradadas pelo processo de lixiviação. Na

Figura 82 pode-se ver crostas de Carbonato de cálcio formadas na superfície de uma estrutura.

Figura 81– Presença de lixiviação no tabuleiro de uma ponte causado por deficiência do sistema de drenagem.

(Foto: Julia Wippich Lencioni, 2004).

115

Figura 82– Estrutura de concreto degradada pelo processo de lixiviação – presença de crostas de Carbonato de

cálcio. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2004).

4.2.3.2.3 Biodeterioração – ataque por microorganismos

As condições ambientais do local de exposição de uma estrutura podem, juntamente com as

características dos materiais empregados, propiciar o crescimento de uma grande variedade de

microrganismos, principalmente fungos e bactérias. Cincotto (1997, p. 77) afirma que é

inegável a contribuição de poluentes atmosféricos que, depositando-se sobre a superfície,

contribuem como nutrientes para o crescimento de microorganismos.

O crescimento de microrganismos na superfície das estruturas gera prejuízos à estética do

material e podem até mesmo degradar uma estrutura de concreto. A presença de

microorganismos sobre o concreto provocam mudança de coloração do material e o

surgimento de manchas escuras.

Segundo um artigo publicado por Shirakawa et al (1998, p.36), a ação dos microorganismos –

a chamada biodeterioração – sobre os materiais de construção, incluindo-se nesse conjunto o

concreto, gera a produção de substâncias agressivas aos materiais, tais como o Ácido sulfúrico

e o Ácido cítrico. O ataque pode se dar tanto pela excreção de produtos agressivos pelos

microorganismos, quanto pelo consumo de componentes do(s) material(ais) empregado(s) na

estrutura.

116

Ainda segundo Shirakawa et al (1998, p.36), uma das condições fundamental para que ocorra

a biodeterioração é a presença de água. Quanto maior a umidade relativa do ar ou maior a

exposição da estrutura às chuvas ou maior o teor de água no material, melhores serão as

condições para o crescimento e proliferação dos microorganismos.

A Tabela 4 apresenta alguns microorganismos agressivos ao concreto, seus produtos de

metabolismo e seus mecanismos de degradação.

Tabela 4 – Micoorganismos agressivos ao concreto, produtos de metabolismo e mecanismos de degradação.

(Adaptado de SHIRAKAWA et al, 1998).

Fungos

Bactérias redutoras de sulfato (BRS)

Gás sulfídrico (H

Corrosão da armadura

Bactérias quimiolitotróficas

Thiobacillus

thioparus e outras espécieses

neutrofílicas(10 > pH > 6)

Ácido sulfúrico

Dissolução da portandita e

silicatos hidratados

MICROORGANISMOS

PRODUTOS DO

METABOLISMO

MECANISMO DE

DEGRADAÇÃO

Bactérias heterotróficas¹ e fungos

filamentosos

Ácidos orgânicos

Dissolução da portandita e

silicatos hidratados

¹ Bactérias heterotróficas são aquelas que necessitam de compostos de Carbono mais complexos que o Dióxido

de carbono para o seu metabolismo.

² Bactérias quimiolitotróficas são aquelas com capacidade de utilizar substratos inorgânicos como fonte de

energia.

A Figura 83 apresenta manchas provocadas por microorganismos (manchas escuras) em uma

estrutura de concreto.

117

Figura 83 – Estrutura de concreto com presença de machas escuras provocadas por microorganismos. (Foto:

Julia Wippich Lencioni, 2004).

4.2.3.2.4 Deposição de partículas sólidas

A deposição de partículas sólidas (poluentes) sobre o concreto também o degrada

esteticamente, pois proporciona o surgimento de manchas escuras na superfície das estruturas.

Além do efeito de manchamento, o acúmulo de poluentes na superfície do concreto propicia a

formação de compostos ácidos, o crescimento de fungos e vegetação, conforme já abordado

no item 3.2.5, que também degradam esteticamente as estruturas.

118

5 PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA INSPEÇÃO DE PONTES E

VIADUTOS EM CONCRETO ARMADO

Neste capítulo inicialmente são descritos e discutidos os tipos de inspeção realizados em obra-

de-arte especiais, abordando seus objetivos e a importância de cada um. Em seguida, são

feitas considerações sobre alguns dos manuais e normas brasileiros sobre inspeção de pontes e

viadutos e a forma como é abordada em documentos estrangeiros a questão da consideração

dos fatores ambientais na degradação das estruturas de concreto. A ficha de inspeção proposta

para a realização de inspeções rotineiras das OAEs é então apresentada, assim como a forma

de utiliza-la e preenche-la, sendo descrito detalhadamente o significado de cada item da

planilha e sua forma de preenchê-la; observações são realizadas quanto a alguns detalhes que

não devem ser esquecidos no momento da inspeção. Posteriormente, é comentada e avaliada a

aplicação da metodologia proposta a casos reais. Por último, são feitos comentários quanto à

realização de inspeções cadastrais.

5.1 TIPOS DE INSPEÇÃO REALIZADOS EM OAES E SUAS PRINCIPAIS

CARACTERÍSTICAS

A proposta de metodologia a ser apresentada neste trabalho dirige-se a aplicação em

inspeções rotineiras. Entretanto, será feita uma breve apresentação de cada um dos tipos de

inspeção existentes e comumente utilizados para que seja compreendida as diferenças entre os

mesmos e a aplicabilidade e importância de cada um deles.

119

Cada tipo de inspeção – cadastral, rotineira, extraordinária, especial, intermediária - será

abordado a seguir, sendo que as definições serão dadas com base na norma DNIT 010/2004-

PRO do Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes (DNIT). Essa norma

encontra-se disponível para consulta pública na Internet, no endereço eletrônico:

http://www.dnit.gov.br/ipr_new/normas/procedimento.htm (acesso em 29 ago. 2005).

Cabe salientar que, para qualquer tipo de inspeção a ser realizada em uma OAE, é

imprescindível o treinamento do pessoal envolvido, quer seja nas atividades de campo, quer

seja nas atividades de escritório. É necessário que os funcionários envolvidos com a inspeção

tenham conhecimento das planilhas de inspeção a serem utilizadas no campo, saibam o

significado das informações requeridas nesse material, e saibam o que deve ser observado em

cada caso. O conhecimento prévio da estrutura a ser inspecionada é fundamental para que se

conheçam suas características e seja possível a realização de uma inspeção criteriosa. No caso

de uma estrutura ter sido inspecionada anteriormente, o conhecimento dos problemas já

detectados permite o acompanhamento de sua evolução quando realizadas novas inspeções e

auxiliam o profissional inspetor na tomada de decisões quando detectados problemas graves

na estrutura que exijam intervenções sérias e imediatas.

5.1.1 INSPEÇÃO CADASTRAL

A Inspeção Cadastral é a primeira inspeção que se realiza em uma ponte e, preferencialmente,

logo após sua construção, quando ainda se encontram disponíveis os elementos de projeto e os

relatórios da fiscalização ou supervisão, que devem conter todos os informes construtivos.

Servirá de referência para todas as inspeções posteriores.

120

Sempre que houver importantes modificações na configuração estrutural da OAE -

alargamento, reforços para mudança de classe, bloqueio de articulações etc - deverá ser

realizada nova Inspeção Cadastral.

Devem ser coletados dados referentes a elementos de projeto, topográficos, geotécnicos,

hidrológicos e outros; detalhamentos do projeto; memoriais; planos de trabalho de execução

de fundações, cimbramentos, concretagens, descimbramentos e desformas; relatórios de

fiscalização e/ou supervisão da obra; contratos (construção, termo de recebimento da obra,

fiscalização ou de supervisão da obra); registros de controle de execução das fundações;

referências topográficas para controle de deformações a longo prazo; final do período de

garantia.

Devem ser reunidos também os desenhos do projeto aprovado, com as eventuais alterações

ocorridas na fase construtiva, bem como dados de caracterização dos materiais utilizados, as

resistências especificadas e as ensaiadas para os diversos tipos de aço e de concreto.

Se na Inspeção Cadastral forem observados defeitos que possam afetar o desempenho da obra,

deve ser solicitada uma Inspeção Especial.

5.1.2 INSPEÇÃO ROTINEIRA

A Inspeção Rotineira é periódica, devendo ser realizada, no máximo, a cada dois anos. Por

meio dessa inspeção, é verificada visualmente a evolução de falhas detectadas em inspeção

anterior, bem como anotados novos defeitos e ocorrências, tais como reparos, reforços,

recuperações e qualquer modificação de projeto, realizadas no período. A Inspeção Rotineira

deve registrar os defeitos visualizados no exterior das estruturas, sendo que as avaliações de

121

alinhamento, prumo e deformações podem ser feitas visualmente.

Na inexistência de uma Inspeção Cadastral, a primeira Inspeção Rotineira de uma OAE deve

ser transformada em Inspeção Cadastral. Modificações significativas na estrutura da

ponte/viaduto determinam uma nova Inspeção Cadastral.

Os resultados da Inspeção Rotineira também devem ser registrados em fichas específicas. Se

na Inspeção Rotineira forem observados defeitos que possam afetar o desempenho da obra

deverá ser solicitada uma Inspeção Especial.

5.1.3 INSPEÇÃO EXTRAORDINÁRIA

A Inspeção Extraordinária é uma inspeção não programada, solicitada para avaliar um dano

estrutural excepcional, causado pelo homem ou pela natureza, devendo-se avaliar a extensão

do dano e definindo-se se há necessidade de limitar as cargas de tráfego ou mesmo

interromper o tráfego. Posteriormente, uma avaliação das providências e serviços

indispensáveis para recuperar a obra e restabelecer o tráfego bem como da necessidade ou não

de uma Inspeção Especial deve ser efetuada.

A descrição detalhada da ocorrência que determinou a Inspeção Extraordinária, bem como as

providências dela decorrentes e um documentário fotográfico deverão constar de um relatório

específico.

122

5.1.4 INSPEÇÃO ESPECIAL

A Inspeção Especial trata-se de uma inspeção visual pormenorizada, acompanhada de ensaios

de campo e/ou laboratório, realizada em intervalos não superiores a cinco anos, através da

qual as partes de difícil acesso de uma OAE são examinadas por meio de lunetas, andaimes ou

veículos especiais dotados de gôndolas, podendo-se complementar as observações com

medidas de flechas e deformações, efetuadas com instrumentos de precisão específicos.

A Inspeção Especial deve ser realizada quando:

a) a inspeção cadastral ou a inspeção rotineira revelar defeitos graves ou críticos na

estrutura da obra;

b) em pontes que se distinguem por seu vulto ou complexidade, em intervalos

regulares e não superiores a cinco anos e em substituição às Inspeções Rotineiras;

c) em ocasiões especiais, como antes e durante a passagem cargas excepcionais.

A descrição detalhada dos motivos que determinaram a inspeção especial, bem como as

providências dela decorrentes e um documentário fotográfico deverão constar de um relatório

específico, não padronizado, mas dentro dos parâmetros da inspeção rotineira.

5.1.5 INSPEÇÃO INTERMEDIÁRIA

A Inspeção Intermediária é uma inspeção recomendada para monitorar uma deficiência que é

suspeita ou já foi detectada, tal como um pequeno recalque de fundação, uma erosão

incipiente, um encontro parcialmente descalçado, o estado de um determinado elemento

123

estrutural etc.

Pontes e viadutos que necessitam de inspeções intermediárias são as que incluem, por

exemplo, novos tipos estruturais, novos detalhes ainda não testados, suscetíveis de apresentar

problemas de fundações, provocados por erosões.

A descrição detalhada da deficiência que é suspeita ou já foi detectada e de sua eventual

evolução, bem como as providências necessárias, deverão constar de um relatório específico,

onde se recomendará a continuação ou suspensão das Inspeções.

5.2 ALGUMAS CONSIDERAÇÕES SOBRE OS MANUAIS E NORMAS

EXISTENTES PARA INSPEÇÃO DE OAES

Existem diversos manuais e normas, tanto nacionais quanto estrangeiros, para inspeção de

estruturas de concreto e, mais especificamente, para inspeção de pontes e viadutos em

concreto.

Apesar da existência de normas e manuais brasileiros para inspeção de OAEs, uma análise

cuidadosa desse material permite verificar a inexistência de conceitos adequados sobre a

influência dos fatores ambientais na degradação dessas estruturas.

Mesmo sendo possível perceber que, nos últimos anos, uma mudança significativa vem

ocorrendo nos manuais e normas brasileiros para inspeção de OAEs, os quais recentemente

vêm mencionando a influência dos aspectos ambientais ao redor das estruturas e

aconselhando o registro das características do meio circundante, a forma como isso é

apresentado ao meio técnico ainda é insuficiente e, algumas vezes, inconsistente. Uma síntese

de como isso vem sendo abordado nos últimos 25 anos é apresentada a seguir.

124

• Manual de Inspeção de Pontes Rodoviárias (BRASIL, 1980): esse manual, editado

pelo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER), englobava todos os

tipos de pontes e viadutos – em madeira, aço, concreto armado e protendido, o que

acabava por apresentar conceitos superficiais para todos os casos. Uma ênfase muito

grande era dada ao desempenho estrutural. As manifestações patológicas das

estruturas de concreto se resumiam, basicamente, às fissuras e à corrosão das

armaduras, não sendo apresentados nem mesmo os sintomas dessas manifestações

patológicas; as causas da degradação eram citadas (presença de sulfatos, por

exemplo), mas os mecanismos de degradação não eram abordados. Nenhuma

referência era feita às características do meio ao redor das estruturas e a sua

influência na degradação das mesmas.

• Manual de Inspeção de Obras-de-Arte Especiais (BRASIL, 1994b): esse manual,

também editado pelo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER),

complementava o Manual de Inspeção de Pontes Rodoviárias de 1980 do DNER.

Trazia conceitos referentes às manifestações patológicas das estruturas de concreto,

caracterizando-as de uma forma mais completa quando comparado ao manual de

1980, e apresentava a descrição de alguns ensaios de campo. Entretanto, apesar de

haver um grande avanço na abordagem das manifestações patológicas, também não

apresentava a questão da influência do meio na degradação das estruturas e pouco

caracterizava a sintomatologia das manifestações patológicas.

• Manual de Inspeção de Pontes Rodoviárias (BRASIL, 2004b): trata-se de uma

publicação do Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes (DNIT),

disponibilizado no segundo semestre de 2005, que substitui os manuais de 1980 e

1994 do DNER mencionados anteriormente, sendo uma revisão e atualização desses

manuais. Como no caso do manual de 1980, engloba todos os tipos de estruturas

125

(aço, concreto armado, concreto protendido, madeira), não sendo exclusivo para as

pontes em concreto armado. Apresenta uma revisão bibliográfica sobre as

propriedades e a degradação dos materiais e faz referência à influência do meio

agressivo ao concreto, mas não caracteriza o meio, não apresenta definições dos

mecanismos de degradação das manifestações patológicas às quais se refere e não

traz as características (sintomatologia) das manifestações patológicas, resultando,

em algumas situações, na falta de informações suficientes para a sua correta

identificação, bem como a identificação da presença de certos agentes agressivos. O

manual cita, por exemplo, que a presença de sulfatos agride o concreto, mas não diz

de que forma os sulfatos agem sobre o material e não apresenta informações da

sintomatologia do processo. Apesar de nem sempre as informações teóricas serem

suficientes, esse manual tem como um grande diferencial em relação aos outros o

uso de diversas fotos de estruturas reais para exemplificar diversas manifestações

patológicas. Apresenta planilhas de inspeção cadastral e rotineira distintas, mas

apenas na planilha de inspeção cadastral se insere a informação de agressividade ou

não do meio ambiente, não sendo feitos registros das características do meio, nem

da indicação da presença de agentes agressivos. A conceituação de agressividade do

meio também não é apresentada.

• DNER-PRO 123/94 – Inspeções em pontes e viadutos em concreto armado e

protendido - Procedimento (BRASIL, 1994a): essa norma, do Departamento

Nacional de Estradas de Rodagem (DNER), é uma adaptação da DNER-PRO

123/88 quanto à sua forma de apresentação, mantendo-se inalterado o conteúdo

técnico; em função disso, a norma DNER-PRO 123/88 não é abordada neste

trabalho. A DNER-PRO 123/94 apresenta uma única planilha a ser utilizada tanto

em inspeções cadastrais quanto rotineiras e traz um roteiro de inspeção baseado nas

126

condições mecânicas e funcionais da estrutura. A única referência feita à

degradação das pontes em concreto é de que a mesma pode ocorrer por oxidação

das armaduras ou por ataques químicos ao concreto, os quais não são relacionados

na norma, devendo ser anotados os locais de degradação e a intensidade da mesma.

A norma orienta que, havendo indicações de forte agressividade do meio ambiente

sobre os materiais da obra, a água e o solo deverão ser analisados para detectar

agentes agressivos, mas não define o que caracteriza a agressividade do meio e nem

quais são os agentes agressivos que podem ser encontrados na água e no solo. O

registro de manifestações patológicas, na planilha, concentra-se nas fissuras e na

corrosão das armaduras. A única informação a ser levantada sobre as características

do meio ao redor da estrutura é se o meio ambiente é agressivo ou não, sendo que a

definição de agressividade do meio não é apresentada.

• DNIT 010/2004-PRO – Inspeções em pontes e viadutos em concreto armado e

protendido – Procedimento (BRASIL, 2004a): essa norma editada pelo

Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes (DNIT), trata-se de uma

revisão da norma DNER-PRO 123/94. Apresenta planilhas distintas para inspeção

cadastral e inspeção rotineira, mas apenas na inspeção cadastral deve ser registrado

se o meio ambiente é agressivo ou não, da mesma forma como era feito na DNER-

PRO 123/94. Como na norma DNER-PRO 123/94, o a agressividade do meio não é

caracterizada, nem são registrados os agentes agressivos em contato com a estrutura.

A norma brasileira NBR6118:2004 – Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimentos

(2004) considera no projeto de estruturas de concreto a influência dos fatores ambientais na

durabilidade dessas estruturas e estabelece parâmetros para a classificação da agressividade

do meio, podendo ser utilizadas muitas de suas definições para a compreensão do que vem a

ser a agressividade ambiental à qual se referem os manuais e normas anteriormente citados.

127

A questão da influência do meio ambiente na degradação das estruturas de concreto nem

sempre é abordada também nos manuais e normas estrangeiros, mas alguns contemplam o

assunto de forma satisfatória, mesmo que sejam materiais específicos para a identificação e

monitoração de determinadas manifestações patológicas.

O Strategic Highway Research Program (SHRP), por exemplo, desenvolveu uma extensa

pesquisa que resultou na elaboração e publicação, na década de 90, de manuais para

identificação e/ou monitoração de processos patológicos específicos em estruturas rodoviárias

(pavimentos e obras-de-arte), como reação álcali-agregado (Handbook for the Identification of

Alcali-Silica Reactivity in Highway Structures – 1991) e corrosão da armadura (Condition

Evaluation of Concrete Bridges Relative to Reinforcement Corrosion – 1992), por exemplo.

Os manuais da pesquisa SHRP consideram, nas suas metodologias de inspeção e ensaios, as

características do meio nas proximidades das estruturas avaliadas - umidade relativa, presença

de cloretos, temperatura, entre outros - e apresentam a sintomatologia dos processos

patológicos de uma forma muito clara e explicativa, permitindo a correta identificação das

manifestações patológicas em campo.

Apesar de não ser específico para a inspeção de obras-de-arte especiais e ser voltado para a

avaliação da corrosão das armaduras, o Manual de inspección, evaluación y diagnóstico de

corrosion en estructuras de hormigon armado (1998) da Red DURAR (Red Temática XV.B:

Durabilidade de la Armadura, financiada pelo CYTED - Programa Iberoamericano de

Ciência y Tecnologa Para el Desarrollo), permite avaliar uma estrutura de concreto armado e

diagnosticar suas manifestações patológicas considerando as características do meio e sua

forte influência na degradação das estruturas, podendo servir de exemplo e ter muitos dos seus

conceitos empregados no caso das inspeções de pontes e viadutos em concreto armado.

Voltado para a conservação de pontes em concreto protendido, o manual Recomendaciones

para la conservación de puentes pretensados (s.d.), editado pelo Colégio de Engenieros de

128

Caminos, Canales e Puertos, é um material bastante genérico, que, apesar de relacionar as

partes e elementos de uma ponte, as manifestações patológicas possíveis de serem detectadas

em inspeções visuais, os tipos de inspeção, alguns ensaios de campo e técnicas de reparo para

esse tipo de estrutura, e mencionar a influência dos fatores ambientais na degradação das

obras, não apresenta conceitos detalhados de nenhum dos assuntos mencionados. Não faz uma

abordagem que permita uma correlação adequada entre a influência do meio ao redor das

estruturas e a sua degradação; menciona a necessidade de considerar a ação do meio-

ambiente, mas não apresenta como isso deve ser feito e não define como o meio pode agir

sobre a estrutura.

O DURACRETE possui um documento - Strategies for inspection and maintenance –

Inspection and Repair Methods (1998) - que apresenta procedimentos para inspeção,

manutenção e reparo relacionados a processos de degradação ocasionados pela corrosão da

armadura. Elaborado para estruturas de concreto em geral, considera que as condições

ambientais – umidade, temperatura, teor de Cloretos, concentração de Dióxido de carbono, etc

- influem no desenvolvimento da corrosão das armaduras e que os agentes agressivos

presentes no meio são os principais responsáveis pelo início do processo corrosivo. Apresenta

modelos de desenvolvimento e propagação da corrosão do aço que levam em consideração os

fatores ambientais. O DURACRETE possui, também, um documento denominado Models for

environmental actions on concrete structures (1999) que aborda de forma detalhada a

interação entre as variáveis ambientais e a degradação das estruturas de concreto,

apresentando conceitos que complementam o documento anteriormente citado. Esse material

apresenta modelos matemáticos que utilizam as variáveis ambientais para prever o

desenvolvimento de alguns processos patológicos.

Com base no exposto, justifica-se o desenvolvimento de um material específico para a

inspeção de pontes e viadutos em concreto armado que abranja não só as características

129

estruturais e funcionais de uma estrutura como essa, mas também as características de

durabilidade da mesma, levantando seu quadro patológico e propiciando o conhecimento do

seu estágio de degradação. A consideração dos fatores ambientais no surgimento e

desenvolvimento das manifestações patológicas permite conhecer como o meio ambiente ao

redor da estrutura influi na sua durabilidade, muitas vezes ocasionando intervenções antes do

período previsto em projeto ou tornando inadequados certos processos de recuperação das

estruturas, face a incompatibilidade entre o meio e o material empregado.

5.3 PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA INSPEÇÃO ROTINEIRA DE PONTES

E VIADUTOS EM CONCRETO ARMADO

A proposta de metodologia de inspeção rotineira de pontes e viadutos em concreto armado é

apresentada por meio de uma planilha de inspeção.

A planilha proposta para as inspeções rotineiras foi elaborada compilando-se informações

tanto dos manuais e normas brasileiras existentes para inspeção de OAEs, quanto informações

contidas em manuais estrangeiros que contemplam a avaliação do meio ao redor da estrutura

quando se trata de inspeção e avaliação das causas de degradação de uma obra em concreto

armado. Além disso, contou-se com a colaboração de profissionais com experiência em

inspeções de OAEs, que puderam fazer algumas considerações quando a necessidade de

observação de alguns itens no momento da inspeção, como iluminação e pintura dos locais

por onde trafegam os veículos, sistemas de tubulação afixadas na estrutura, inexistência de

considerações nas planilhas comumente utilizadas nas inspeções sobre as condições no meio

circundante à estrutura, etc.

130

A planilha de inspeção proposta é apresentada a seguir. Na seqüência, um roteiro para

preenchimento das informações solicitadas nessa planilha também é apresentado.

5.3.1 PLANILHA DE INSPEÇÃO ROTINEIRA DE PONTES E VIADUTOS EM

CONCRETO ARMADO

A planilha de inspeção rotineira proposta é apresentada a partir da próxima página.

131

I. IDENTIFICAÇÃO

OBRA:________________________________________________________________________________

Localização:________________________________________________________________________________

Data da Inspeção: ____/____/____ Hora da Inspeção: __________ Tempo: SOL NU CHU

Equipe: ___________________________________________________________________________________

Foto da Obra:

II. DADOS DE INSPEÇÃO

II.1. ENCONTROS/ACESSOS

Lado ________ Lado ________

Prumo: B R B R

Alinhamento: B R B R

Recalque: S N S N

Erosão dos taludes: S N S N

Drenagem: B R B R

Fissuras: S N Tipo:_____________ S N Tipo: ______________

Falhas de concretagem: S N S N

Concreto desagregado: S

N

S N

Manchas de fuligem: S N S N

Lixiviação: S N  Manchas  Estalactites S N  Manchas  Estalactites

Manchas de óxidos de corrosão: S N S N

Armadura exposta: S N S N

Armadura corroída: S N S N

Armadura com perda de seção: S N S N

Observações:

132

II.2.LAJE/TABULEIRO

Revestimento: Concreto  Asfalto 

Desgastado: S N Fissuras: S N

Juntas: Abertas Revestidas

Limpeza: B R Fixação: B R

Drenagem: Existência de furos de drenagem: S N Comprimento Adequado: S N

Há furos de drenagem deficientes (entupidos)?: S N

Condições gerais de drenagem: B R

Irregularidades no pavimento: S N Tipo: _______________________________

Fissuras: S N Tipo: _______________________________

Falhas de concretagem: S N

Concreto desagregado: S N

Manchas de fuligem: S N

Lixiviação: S N  Manchas  Estalactites

Manchas de óxidos de corrosão: S N

Armadura exposta: S N

Armadura corroída: S N

Armadura com perda de seção: S N

Observações:

II.3.VIGAMENTOS

Flechas: B R

Alinhamento: B R

Fissuras: S N Tipo: _______________________________

Falhas de Concretagem: S N

Concreto desagregado: S N

Manchas de fuligem: S N

Lixiviação: S N  Manchas  Estalactites

Manchas de óxidos de corrosão: S N

Armadura exposta: S N

Armadura corroída: S N

Armadura com perda de seção: S N

Observações:

II.4. APARELHOS DE APOIO

Posição: B R

Drenagem: B R

Limpeza: B R

Danos (ruptura, fissura): S N

Estado geral: B R

Observações:

133

II.5. PILARES

Prumo: B R Alinhamento: B R Recalque: S N Drenagem: B

R

Fissuras: S N Tipo: _______________________________

Falhas de concretagem: S N

Concreto desagregado: S N

Manchas de fuligem: S N

Lixiviação: S N  Manchas  Estalactites

Manchas de óxidos de corrosão: S N

Armadura exposta: S N

Armadura corroída: S N

Armadura com perda de seção: S N

Observações:

II.6. FUNDAÇÕES

Fundações desenterradas: S N

Recalque: S N

Erosão do terreno: S N

Fissuras: S N Tipo: _______________________________

Falhas de Concretagem: S N

Concreto desagregado: S N

Manchas de fuligem: S N

Lixiviação: S N  Manchas  Estalactites

Manchas de óxidos de corrosão: S N

Armadura exposta: S N

Armadura corroída: S N

Armadura com perda de seção: S N

Observações:

III. OBSERVAÇÕES GERAIS

III.1 GUARDA-CORPO

Existente: S N  Metálico  Concreto

Degradado: S N

Observações:

III.2 BARREIRA DE PROTEÇÃO PARA VEÍCULOS

Existente: S N  Metálica  Concreto

Degradada: S N

Observações:

III.3 ILUMINAÇÃO

Existente: S N Adequada/Suficiente: S N

Sistema de iluminação: Degradado: S N

Corrosão dos postes Impacto por veículos  Outro ____________________

Observações:

134

III.4 SINALIZAÇÃO VIÁRIA

Existente: S N Adequada/Suficiente: S N Conservação: B R

Observações:

III.5 VANDALISMO (fogo, urina, pichações): S N

Quais: ____________________________________________________________________________________

Observações:

III.6 TUBULAÇÃO (águas pluviais,gás, fibra ótica, etc): S N

Observações:

III.7 TRÁFEGO

Características: Urbano  Intermunicipal  Interestadual  Pedestres 

Tráfego intenso: S N Elevado volume de veículos de carga: S N

Observações:

III.8 ESTADO GERAL DE CONSERVAÇÃO DA OBRA

Vegetação em crescimento entre os elementos estruturais: S N

Limpeza: B R

Aspecto geral: B R

Observações:

IV. CARACTERÍSTICAS DO MEIO

V.1. AGENTES FÍSICO-QUÍMICOS EM CONTATO COM A ESTRUTURA

 Atmosfera

Rural Urbana Marinha Industrial Tipo: ________________________________

 Água

Natural Doméstica Industrial

Doce Potável

Salgada Residual

 Solo

Natural Aterro

 Outros (quando sua determinação for possível)

Altas temperaturas Agentes químicos __________________

Atmosfera específica Que tipo?_________________

Observações:

135

IV.2. PROPRIEDADES FÍSICAS DO MEIO

(quando a obtenção desses dados for possível)

 Atmosfera:

(médias características do local, na época do ano em que foi realizada a inspeção)

 umidade relativa: __________  temperatura (ºC): __________

 regime de ventos: ____________________  chuvas __________________

 ______________: __________

 Água:

(considerar relatos de pessoas e a proximidade de fontes emissoras)

 coloração: ________________  temperatura (ºC): __________

 sulfatos: __________  cloretos: __________

 pH: __________  _____________: __________

 Solo:

 cloretos: _________  umidade: __________

 sulfatos: _________ __________________: __________

 pH: __________

Observações:

V. DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA

136

5.3.2 INSTRUÇÕES PARA PREENCHIMENTO DA PLANILHA DE INSPEÇÃO

5.3.2.1 Dados da Obra

5.3.2.1.1 Identificação

• Obra: registrar um nome que caracterize a OAE a ser inspecionada.

• Localização: anotar o nome cidade onde se localiza a OAE, bem como o Estado; no

caso de rodovia, registrar qual a rodovia e o quilometro de localização da obra; sendo

possível, registrar também a localização geográfica da obra, obtida por meio de um

GPS.

• Data: indicar a data de realização da inspeção.

• Hora: hora em que foi realizada a inspeção.

• Tempo: indicar as condições do tempo no momento da inspeção - SOL, quando

ensolarado; NU, quando nublado ou parcialmente nublado; CHU, quando chuvoso. As

condições do tempo podem influenciar na precisão das observações feitas durante a

inspeção, podendo o inspetor se enganar em alguns casos. É aconselhável que as

inspeções visuais não sejam feitas em dias chuvosos, de forma que não se tenha

impedimentos no acesso à estrutura e na observação correta e adequada de suas

condições.

• Equipe: relacionar os nomes dos membros da equipe inspetora – ajudante,

encarregado e, principalmente, o engenheiro responsável pela inspeção.

137

• Foto da Obra: inserir uma foto, preferencialmente uma foto panorâmica, em que

sejam indicadas as extremidades da obra (por exemplo, lado Jacareí e lado São José

dos Campos).

5.3.2.2 Dados de Inspeção

5.3.2.2.1 Encontros/Acessos

Cada encontro é identificado pelo lado da extremidade do trecho (ex.: lado São José dos

Campos ou lado Jacareí); no caso de obras sobre rios, as margens direita e esquerda (MD e

ME, respectivamente) devem ser indicadas..

• Prumo: pode ser verificado visualmente, indicando-se sua condição (boa (B) ou ruim

(R)).

• Alinhamento: pode ser verificado visualmente, indicando-se sua condição (boa (B) ou

ruim (R)).

• Recalque: pode ser verificado visualmente, indicando-se sua existência ou não (sim

(S) ou não (N)).

• Erosão dos taludes: indicar a ocorrência (sim (S) ou não (N)) de erosão dos taludes.

As fotos da Figura 84 a seguir apresentam exemplos de encontros com boa contenção e com

erosão intensa do talude.

138

a) b)

Figura 84 – Conservação de taludes. a) Exemplo de uma ponte com boa contenção de talude, inexistindo erosão

do mesmo. b) Exemplo de ponte sem contenção do talude, havendo um processo avançado de erosão. (Fotos:

Julia Wippich Lencioni, 2004; 2005).

• Drenagem: indicar as condições gerais de funcionamento (boas (B) ou ruins (R)) do

sistema de drenagem. Deve-se verificar se os furos de drenagem estão funcionando

normalmente ou estão entupidos, obstruindo a saída da água da superfície dos acessos.

Problemas de drenagem nos encontros/acessos podem provocar risco ao tráfego de

veículos pelo acúmulo de água na superfície da estrutura ou provocar danos à

integridade estrutural da obra.

• Fissuras: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de fissuras no concreto dos

encontros/acessos. Indicar, também, o tipo (forma) das fissuras constatados – fissuras

irregulares, de aspecto craquelado, paralelas à armadura, com direção preferencial, etc.

• Falhas de concretagem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de falhas de

concretagem (ninhos/bicheiras) nos encontros/acessos.

• Concreto desagregado: indicar se há presença ou não (sim (S) ou não (N)) de

desagregação do concreto dos encontros/acessos.

• Manchas de fuligem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de manchas de

fuligem, indicativas tanto de gases expelidos por veículos automotores e por

139

indústrias, quanto de fogo (fogueiras) provocado por indigentes que permaneçam no

local, ou fogo acidental ou intencional.

• Lixiviação: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de lixiviação do concreto.

Identificar a forma de manifestação: manchas ou estalactites.

• Manchas de óxidos de corrosão: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de

manchas de óxidos de corrosão nos encontros/acessos. A constatação de manchas

provocadas por óxidos de corrosão indicam que a estrutura já apresenta um processo

de corrosão das armaduras, o qual deve sofrer intervenção.

• Armadura exposta: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura

exposta nos encontros. A armadura permanecendo exposta oferece condições para que

se tenha início o processo de corrosão do aço. Na maior parte das vezes, a armadura

apresenta-se exposta por falhas de concretagem ou por causa de choques mecânicos

que acabam por retirar seu cobrimento.

• Armadura corroída: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura

corroída nos encontros/acessos.

• Armadura com perda de seção ou inexistente: indicar a existência ou não (sim (S)

ou não (N)) de armadura com perda de seção ou armadura inexistente nos

encontros/acessos. A corrosão do aço em estágio avançado pode levar à perda de

seção da armadura, a qual chega a inexistir em alguns casos, causando sérios

problemas de durabilidade da estrutura e riscos de colapso estrutural.

• Observações: devem ser registrados os pontos dos encontros/acessos onde for

detectado algum tipo de problema; esse registro deverá ser auxiliado por fotos.

Aconselha-se indicar os encontros como feito na foto de identificação da obra, como,

por exemplo, lado Caçapava, lado Taubaté).

140

5.3.2.2.2 Laje/Tabuleiro

• Revestimento: indicar qual o tipo de revestimento (concreto de cimento

Portland/concreto asfalto) da laje/tabuleiro.

• Desgaste: Indicar se o revestimento, em concreto ou asfalto, encontra-se desgastado

ou não (sim (S) ou não (N)).

• Fissuras: Indicar se o revestimento apresenta fissuras ou não (sim (S) ou não (N)).

Indicar, também, o tipo (forma) das fissuras constatados – fissuras irregulares, de

aspecto craquelado, paralelas à armadura, com direção preferencial, etc.

• Juntas: indicar a condição (abertas ou revestidas) das juntas do pavimento.

Limpeza - indicar o estado de limpeza das juntas (bom (B) ou ruim (R)).

Fixação - indicar a condição de conservação das juntas (boa (B) ou ruim (R)).

• Drenagem: avaliar as condições de drenagem da laje/ tabuleiro. Observar a existência

de manchas de umidade, acúmulo de água e condições de limpeza e manutenção dos

furos de drenagem.

• Existência de furos de drenagem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de

furos de drenagem na laje/ tabuleiro da OAE inspecionada.

• Comprimento adequado: Indicar se o comprimento dos dispositivos de drenagem é

adequado ou não (sim (S) ou não (N)), ou seja, se possuem comprimento suficiente

(cerca de 20cm) para permitir a vazão da água da superfície da laje/ tabuleiro para o

terrapleno, não havendo permanência de água sobre a estrutura nem provocando a

lavagem do concreto (lixiviação).

• Furos de drenagem deficientes (entupidos): Indicar a existência ou não (sim (S) ou

não (N)) de furos de drenagem com funcionamento deficiente (entupidos). A

141

existência de um ou mais furos de drenagem entupidos pode não significar problemas

imediatos ou significativos na drenagem superficial da laje/tabuleiro, mas alertam para

a necessidade de uma maior atenção quanto à manutenção e limpeza dos furos, de

forma a evitar problemas futuros.

A Figura 85 a seguir mostra um exemplo de um viaduto com furos de drenagem de

comprimento adequado, mas com um dos furos entupidos.

Figura 85 - Tabuleiro de um viaduto com furos de drenagem de comprimento adequado, mas com um

dos furos entupidos e prejudicando a drenagem. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).

• Condições gerais de drenagem: avaliar visualmente as condições gerais de drenagem

(boas (B) ou ruins (R)) da laje/ tabuleiro, verificando se há acúmulo de água na sua

superfície. Problemas de drenagem, além de acelerar o processo de degradação do

concreto da estrutura, podem provocar sérios problemas de segurança ao tráfego, já

que a deficiência do sistema de drenagem de uma ponte/viaduto pode favorecer o

acúmulo de água na superfície da laje/tabuleiro, nas faixas de rolagem de veículos,

provocando o efeito de aquaplanagem, que pode provocar a derrapagem dos veículos

em movimento ou no ato de frearem.

142

• Irregularidades no pavimento: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de

irregularidades no pavimento, tais como: panelas, ondulações (comuns no caso de

revestimento asfáltico), descamações, etc.

• Fissuras: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de fissuras no concreto da

laje/tabuleiro. Indicar, também, o tipo (forma) das fissuras constatados – fissuras

irregulares, de aspecto craquelado, paralelas à armadura, com direção preferencial, etc.

• Falhas de concretagem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de falhas de

concretagem (ninhos/bicheiras) na laje/tabuleiro.

• Concreto desagregado: indicar se há presença ou não (sim (S) ou não (N)) de

desagregação do concreto da laje/tabuleiro.

• Manchas de fuligem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de manchas de

fuligem, indicativas tanto de gases expelidos por veículos automotores e por

indústrias, quanto de fogo (fogueiras) provocado por indigentes que permaneçam no

local, ou fogo acidental ou intencional.

A Figura 86 apresenta um viaduto sobre linha férrea, com uma extensa mancha escura

característica da ação do fogo.

143

Figura 86 - Viaduto atingido por ação do fogo. Observa-se uma extensa mancha escura causada pela

ação das chamas. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).

• Lixiviação: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de lixiviação do concreto.

Identificar a forma de manifestação: manchas ou estalactites.

A Figura 87 a seguir apresenta um exemplo de um tabuleiro de um viaduto

apresentando manchas e estalactites causadas pela lixiviação do concreto.

Figura 87 – Tabuleiro inferior de um viaduto degradado por lixiviação – presença de manchas e estalactites.

(Foto: Priscila Caterine de Brito, 2005).

144

• Manchas de óxidos de corrosão: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de

manchas de óxidos de corrosão na laje/tabuleiro. A constatação de manchas

provocadas por óxidos de corrosão indica que a estrutura já apresenta um processo de

corrosão das armaduras, o qual deve sofrer intervenção.

• Armadura exposta: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura

exposta na laje/tabuleiro. A armadura permanecendo exposta dá condições para que se

tenha início o processo de corrosão do aço.

• Armadura corroída: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura

corroída na laje/tabuleiro.

• Armadura com perda de seção ou inexistente: indicar a existência ou não (sim (S)

ou não (N)) de armadura com perda de seção ou armadura inexistente na

laje/tabuleiro. A corrosão do aço em estágio avançado pode levar à perda de seção da

armadura, a qual chega a inexistir em alguns casos, causando sérios problemas de

durabilidade da estrutura e riscos de colapso estrutural.

• Observações: devem ser registrada a localização, na laje/tabuleiro, das manifestações

patológicas. Adotar um sistema de referência, indicando uma maior proximidade de

algum elemento estrutural, por exemplo, que permita a compreensão e localização do

problema para posterior acompanhamento ou intervenção. A localização das

manifestações patológicas deverá ser auxiliada por meio de um registro fotográfico.

145

5.3.2.2.3 Vigamentos

• Flechas: podem ser verificadas visualmente, indicando-se suas condições gerais (boas

(B) ou ruins (R)).

• Alinhamento: pode ser verificado visualmente, indicando-se sua condição geral (boa

(B) ou ruim (R)).

• Fissuras: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de fissuras nos vigamentos.

Indicar, também, o tipo (forma) das fissuras constatados – fissuras irregulares, de

aspecto craquelado, paralelas à armadura, com direção preferencial, etc.

• Falhas de concretagem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de falhas de

concretagem (ninhos/bicheiras) nos vigamentos.

• Concreto desagregado: indicar se há presença ou não (sim (S) ou não (N)) de

desagregação do concreto dos vigamentos.

• Manchas de fuligem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de manchas de

fuligem, indicativas tanto de gases expelidos por veículos automotores e por

indústrias, quanto de fogo (fogueiras) provocado por indigentes que permaneçam no

local, ou fogo acidental ou intencional.

• Lixiviação: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de lixiviação do concreto.

Identificar a forma de manifestação: manchas ou estalactites.

• Manchas de óxidos de corrosão: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de

manchas de óxidos de corrosão nos vigamentos. A constatação de manchas

provocadas por óxidos de corrosão indicam que a estrutura já apresenta um processo

de corrosão das armaduras, o qual deve sofrer intervenção.

146

Um exemplo de uma viga de um viaduto em que se observam manchas de óxidos de

corrosão é apresentado na Figura 88.

Figura 88 – Viaduto onde se observa o manchamento do concreto da viga por óxidos de corrosão. As

extremidades de todas as vigas apresentavam esse sintoma no momento da sua constatação. (Foto: Julia

Wippich Lencioni, 2005).

• Armadura exposta: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura

exposta nos vigamentos. A armadura permanecendo exposta oferece condições para

que se tenha início o processo de corrosão do aço. Na maior parte das vezes, a

armadura apresenta-se exposta por falhas de concretagem ou por causa de choques

mecânicos que acabam por retirar seu cobrimento.

• Armadura corroída: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura

corroída nos vigamentos.

• Armadura com perda de seção ou inexistente: indicar a existência ou não (sim (S)

ou não (N)) de armadura com perda de seção ou armadura inexistente nos vigamentos.

A corrosão do aço em estágio avançado pode levar à perda de seção da armadura, a

qual chega a inexistir em alguns casos, causando sérios problemas de durabilidade da

estrutura e riscos de colapso estrutural.

147

A Figura 89 apresenta um exemplo de uma viga onde a armadura, além de exposta e

corroída, apresenta-se também com perda de seção.

Figura 89 - Viga de um viaduto apresentando desagregação do concreto de cobrimento da armadura, corrosão

e perda de seção do aço. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).

• Observações: deverá ser indicada a localização em cada viga de onde se encontram as

manifestações patológicas detectadas. Adotar um sistema de referência, numerando as

vigas, por exemplo, que permita a localização e acompanhamento ou intervenção dos

problemas. A indicação da localização das manifestações patológicas deverá ser

auxiliada por meio de um registro fotográfico.

5.3.2.2.4 Aparelhos de Apoio

• Posição: indicar as condições (boas (B) ou ruins (R)) relacionadas à posição dos

apoios. A Figura 90, a seguir, traz uma estrutura em que um aparelho de apoio

encontra-se em condições ruins, apresentando-se deslocado em relação ao pilar.

148

Figura 90 – Exemplo de um aparelho de apoio deslocado. (Foto: autoria e data desconhecidas).

• Drenagem: indicar as condições gerais de drenagem (boas (B) ou ruins (R)) na região

dos apoios, observando a ocorrência ou não de acúmulo de água nessa região.

• Limpeza: indicar as condições gerais (boas (B) ou ruins (R)) de limpeza dos apoios.

• Danos (ruptura, fissura): Indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de

aparelhos de apoio danificados, ou seja, rompidos ou fissurados. Danos desse tipo em

aparelhos de apoio, além de propiciarem danos estruturais mais graves, podem gerar

ao motorista que trafega sobre a obra certo desconforto ao passar pelo encontro da

obra com a estrada, quando é possível perceber a existência de um degrau (desnível)

entre essas estruturas.

A Figura 91 traz um exemplo de um apoio em neoprene de um viaduto com menos de

10 anos de idade, rompido. A ruptura do apoio gerou a quebra e rotação de elementos

em concreto utilizados para contenção do aterro do encontro do viaduto.

149

a) b)

Figura 91 - Aparelho de apoio de um viaduto de uma rodovia de tráfego intenso. a) O parelho de apoio

encontra-se rompido, tendo sido verificada também a rotação de algumas placas de contenção do talude em

decorrência da ruptura do apoio; b) detalhe da foto a. (Fotos: Julia Wippich Lencioni, 2005).

• Estado geral: indicar as condições gerais de integridade e conservação (boas (B) ou

ruins (R)) dos apoios.

• Observações: deverão ser registrados os aparelhos de apoio que apresentarem

problemas. Deverá ser adotado um sistema de referência para a indicação do(s)

aparelho(s) danificado(s) e as anomalias detectadas deverão ser registradas também

por meio de fotos.

5.3.2.2.5 Pilares

• Prumo: pode ser verificado visualmente, indicando-se sua condição (boa (B) ou ruim

(R)).

• Alinhamento: pode ser verificado visualmente, indicando-se sua condição (boa (B) ou

ruim (R).

• Recalque: pode ser verificado visualmente, indicando-se sua existência ou não (sim

(S) ou não (N)).

150

• Drenagem: indicar as condições gerais de drenagem (boas (B) ou ruins (R)) nos

pilares, verificando a parte superior (cabeça) dos pilares, onde estão localizados os

aparelhos de apoio, e a parte inferior (pé do pilar), junto aos blocos, verificando a

existência de acúmulo de água.

• Fissuras: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de fissuras nos pilares.

Fissuras nos pilares podem indicar anomalias no comportamento da estrutura, tanto no

que diz respeito à capacidade de carga quanto ao desenvolvimento de corrosão da

armadura ou de outro processo de degradação, e também expor as armaduras à ação do

meio, permitindo o surgimento e o desenvolvimento de outras manifestações

patológicas. Indicar, também, o tipo (forma) das fissuras constatados – fissuras

irregulares, de aspecto craquelado, paralelas à armadura, com direção preferencial, etc.

• Falhas de concretagem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de falhas de

concretagem (ninhos/bicheiras) nos pilares. Além de indicar deficiência do processo

executivo, as falhas de concretagem permitem o contato do meio com a matriz de

cimento e a armadura, favorecendo o desenvolvimento de manifestações patológicas.

• Concreto desagregado: indicar se há presença ou não (sim (S) ou não (N)) de

desagregação do concreto dos pilares. Como no caso das falhas de concretagem, a

desagregação permite a ação do meio sobre a matriz de cimento e a armadura,

favorecendo a degradação da estrutura. A Figura 92 traz um pilar apresentando

desagregação do concreto.

151

Figura 92 – Pé de pilar apresentando desagregação do concreto e corrosão da armadura. (Foto: autoria e data

desconhecidas).

• Manchas de fuligem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de manchas de

fuligem, indicativas tanto de gases expelidos por veículos automotores e por

indústrias, quanto de fogo (fogueiras) provocado por indigentes que permaneçam no

local, ou fogo acidental ou intencional.

• Lixiviação: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de lixiviação do concreto.

Identificar a forma de manifestação: manchas ou estalactites.

• Manchas de óxidos de corrosão: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de

manchas de óxidos de corrosão nos pilares. A constatação de manchas provocadas por

óxidos de corrosão indicam que a estrutura já apresenta um processo de corrosão das

armaduras, o qual deve sofrer intervenção.

• Armadura exposta: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura

exposta nos pilares. A armadura permanecendo exposta oferece condições para que se

tenha início o processo de corrosão do aço. Na maior parte das vezes, a armadura

152

apresenta-se exposta por falhas de concretagem ou por causa de choques mecânicos

que acabam por retirar seu cobrimento.

• Armadura corroída: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura

corroída nos pilares.

• Armadura com perda de seção ou inexistente: indicar a existência ou não (sim (S)

ou não (N)) de armadura com perda de seção ou armadura inexistente nos pilares. A

corrosão do aço em estágio avançado pode levar à perda de seção da armadura, a qual

chega a inexistir em alguns casos, causando sérios problemas de durabilidade da

estrutura e riscos de colapso estrutural.

• Observações: os pilares nos quais forem constatados algum tipo de problema deverão

ser devidamente identificados. Adotar um sistema de referência que permita a correta

identificação do(s) pilar(es) afetado(s). A localização dos pilares deverá ser auxiliada

por meio de um registro fotográfico.

5.3.2.2.6 Fundações

• Fundações desenterradas: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de

fundações desenterradas.

• Recalque: indicar a ocorrência ou não (sim (S) ou não (N)) de recalque das fundações.

• Erosão do terreno: indicar a ocorrência ou não (sim (S) ou não (N)) de erosão do

terreno ao redor ou nas proximidades das fundações.

• Fissuras: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de fissuras nas fundações

expostas. Fissuras nas fundações podem indicar anomalias no comportamento da

153

estrutura, tanto no que diz respeito à capacidade de carga quanto ao desenvolvimento

de corrosão da armadura ou de outro processo de degradação, e também expor as

armaduras à ação do meio, permitindo o surgimento e o desenvolvimento de outras

manifestações patológicas. Indicar, também, o tipo (forma) das fissuras constatados –

fissuras irregulares, de aspecto craquelado, paralelas à armadura, com direção

preferencial, etc.

• Falhas de concretagem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de falhas de

concretagem (ninhos/bicheiras) nas fundações.

• Concreto desagregado: indicar se há presença ou não (sim (S) ou não (N)) de

desagregação do concreto das fundações.

• Manchas de fuligem: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de manchas de

fuligem, indicativas tanto de gases expelidos por veículos automotores e por

indústrias, quanto de fogo (fogueiras) provocado por indigentes que permaneçam no

local, ou fogo acidental ou intencional.

• Lixiviação: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de lixiviação do concreto.

Identificar a forma de manifestação: manchas ou estalactites.

• Manchas de óxidos de corrosão: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de

manchas de óxidos de corrosão nas fundações. A constatação de manchas provocadas

por óxidos de corrosão indicam que a estrutura já apresenta um processo de corrosão

das armaduras, o qual deve sofrer intervenção.

• Armadura exposta: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura

exposta nas fundações. A armadura permanecendo exposta oferece condições para que

se tenha início o processo de corrosão do aço. Na maior parte das vezes, a armadura

apresenta-se exposta por falhas de concretagem.

154

• Armadura corroída: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de armadura

corroída nas fundações.

• Armadura com perda de seção ou inexistente: indicar a existência ou não (sim (S)

ou não (N)) de armadura com perda de seção ou armadura inexistente nas fundações.

A corrosão do aço em estágio avançado pode levar à perda de seção da armadura, a

qual chega a inexistir em alguns casos, causando sérios problemas de durabilidade da

estrutura e riscos de colapso estrutural.

• Observações: deverá ser indicada qual(is) fundação(ões) apresenta(m) algum tipo de

problema visualizado durante a inspeção. Adotar um sistema de referência que permita

a correta identificação da(s) fundação(ões) afetada(s). A localização das fundações

deverá ser auxiliada por meio de um registro fotográfico.

5.3.2.3 Observações Gerais

5.3.2.3.1 Guarda-corpo

• Existente: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) do guarda-corpo na OAE

inspecionada. Indicar se o guarda-corpo é metálico ou de concreto.

• Degradado: indicar se o(s) guarda-corpo(s) encontra(m)-se degradado(s) ou não (sim

(S) ou não (N)).

155

• Observações: caso o(s) guarda-corpo(s) encontre(m)-se degradado(s), indicar quais as

anomalias detectadas. Outras observações que o inspetor julgar necessárias também

poderão ser registradas.

A Figura 93 apresenta um exemplo de um guarda-corpo com diversas manifestações

patológicas que devem ser registradas no momento de uma inspeção.

Figura 93 – Guarda-corpo de um viaduto de meia encosta na Serra do Mar, apresentando fissuras,

desagregação do concreto, corrosão da armadura, perda de seção do concreto e do aço. (Foto: Julia Wippich

Lencioni, 2003).

5.3.2.3.2 Barreira de proteção para veículos

• Existente: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) da barreira de proteção

para veículos na OAE inspecionada. Indicar se a barreira é metálica ou de concreto.

• Degradado: indicar se a barreira para proteção de veículos encontra-se degradada ou

não (sim (S) ou não (N)).

156

• Observações: caso a barreira para proteção de veículos encontre-se degradada, indicar

quais as anomalias detectadas. Outras observações que o inspetor julgar necessárias

também poderão ser registradas.

5.3.2.3.3 Iluminação

• Existente: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de sistema de iluminação

na OAE inspecionada.

• Adequada/Suficiente: indicar se o sistema de iluminação da OAE é adequado e/ou

suficiente para fornecer uma boa condição de luminosidade à OAE inspecionada.

• Sistema de iluminação: indicar se o sistema de iluminação da OAE inspecionada

encontra-se degradado ou não (sim (S) ou não (N)); no caso da resposta ser positiva,

indicar o tipo de degradação: corrosão dos postes ou impacto por veículos; no caso de

a causa da degradação ser outra possível de ser definida, indicar qual.

• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias.

5.3.2.3.4 Sinalização Viária

• Existente: indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de sinalização viária

(pintura e placas).

157

• Adequada/Suficiente: indicar se a sinalização viária da OAE inspecionada é

adequada ao local e/ou suficiente para exercer sua função.

• Conservação: indicar se o estado de conservação da sinalização viária da OAE

inspecionada é bom ou ruim (bom (B) ou ruim (R)).

• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias.

5.3.2.3.5 Vandalismo

Indicar se na OAE ou no seu entorno há sinais de vandalismo (sim (S) ou não (N)). Indicar os

sinais constatados, tais como fogueiras feitas por indigentes, urina, pichação, ou até mesmo a

presença de indigentes no local. Indicar os sinais de vandalismo constatados. Alguns atos de

vandalismo, como a presença de moradores de rua sob a estrutura ou pixações, não são fatores

que degradam a estrutura em si, mas em termos de conservação de um bem público, devem

ser observados e evitados.

• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias.

As Figuras 94 e 95 a seguir mostram exemplos de sinais de vandalismos em OAEs.

158

Figura 94 - Viaduto sobre linha férrea. Observa-se a presença de pixações no encontro do viaduto. (Foto: Julia

Wippich Lencioni, 2005).

Figura 95 - Viaduto sobre linha férrea. a) Um dos acessos para inspeção (janela de inspeção) da estrutura

apresenta-se sem tampa; b) Pode ser verificada a presença de objetos no interior da estrutura, indicando o

possível uso da mesma por moradores de rua. (Fotos: Julia Wippich Lencioni, 2005).

159

5.3.2.3.6 Tubulações

Indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de tubulações afixadas na estrutura da OAE.

Indicar o tipo de tubulação constatada, tal como tubulações de PVC para águas pluviais,

tubulação de gás, tubulação de fibra ótica, etc.

A existência de tubulações afixadas nas obras-de-arte vem sendo evitada tanto por gerar

danos à estrutura, quanto por propiciar atos de vandalismo e, consequentemente, elevar os

custos de manutenção dessas estruturas. Entretanto, em alguns casos essas instalações

permanecem inalteradas.

• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias.

Um exemplo de presença de tubulações inadequadamente afixadas à estrutura é ilustrado na

Figura 96.

Figura 96 - Exemplo de estrutura com tubulações afixadas de forma inadequada. Viaduto com tubulações de

PVC afixada à estrutura para captação de águas pluviais. (Foto: Julia Wippich Lencioni, 2005).

160

5.3.2.3.7 Tráfego

As características do tráfego passante pela OAE inspecionada também têm influência na

degradação da estrutura. Um elevado volume diário de veículos ou um elevado volume de

veículos de carga passando por uma OAE, associado a variações climáticas, como sol e

chuva, podem acelerar o processo de desgaste da estrutura, tanto no que diz respeito à

superfície dos tabuleiro, por exemplo, quanto aos aparelhos de apoio e vigamentos, que

acabam sendo mais solicitados sob essas condições.

• Características: indicar o tipo característico do trânsito passante pela OAE - urbano,

para o caso de uma OAE que sirva à uma área estritamente urbana, um município;

intermunicipal, quando a OAE estiver localizada em uma rodovia que liga dois ou

mais municípios; interestadual, no caso de rodovias que ligam estados; indicar se o

trânsito for exclusivamente de pedestres, no caso de passarelas.

• Tráfego Intenso: indicar se o tráfego local é intenso ou não (sim (S) ou não (N)).

• Elevado volume de veículos de carga: indicar se há ou não (sim (S) ou não (N))

tráfego elevado de veículos de carga na obra inspecionada.

• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias.

5.3.2.3.8 Estado geral de conservação da obra

Vegetação: Indicar a existência ou não (sim (S) ou não (N)) de vegetação em crescimento

entre os elementos estruturais da obra-de-arte inspecionada. Um problema muito comum de

161

ser observado em OAEs é a presença de vegetação, principalmente nas juntas de concretagem

e/ou dilatação, e nas fissuras. A existência de plantas crescendo nessas condições dá origem a

tensões no interior da junta, as quais podem gerar fissuras e desagregações no concreto,

acabando por permitir e facilitar o acesso de outros agentes de degradação à estrutura. Além

disso, a existência de vegetação pode interferir na drenagem da OAE.

A Figura 97 traz um encontro de um viaduto onde observa-se o crescimento de vegetação.

Figura 97 - Presença de vegetação (árvore) crescendo no encontro de um viaduto. (Foto: Julia Wippich

lencioni, 2005).

• Limpeza: indicar o estado (bom (B) ou ruim (R)) de limpeza da obra

• Aspecto Geral: indicar o aspecto geral (bom (B) ou ruim (R)) de conservação da obra.

• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias.

162

5.3.2.4 Características do meio

É essencial que em uma inspeção de uma OAE se busque no local e nas proximidades da obra

informações sobre fatores que podem estar provocando o surgimento e/ou o desenvolvimento

de manifestações patológicas, acelerando o processo de degradação da estrutura. Sendo assim,

características do meio circundante à estrutura devem ser observadas cuidadosamente,

coletando-se dados que permitam identificar os fatores que possam estar influenciando na

degradação tanto do concreto quanto da armadura, originando os processos de degradação já

apresentados e comentados neste trabalho.

5.3.2.4.1 Agentes químico-físicos em contato com a estrutura

• Atmosfera: indicar o tipo de atmosfera (rural, urbana, marinha ou industrial) na qual a

obra-de-arte está inserida.

• Água: no caso de a obra-de-arte estar em contato com água, indicar qual o tipo

(natural – doce ou salgada; doméstica – potável ou residual; industrial).

• Solo: indicar o tipo de solo (natural ou aterro) sobre o qual assenta-se a estrutura.

• Outros: quando for possível, coletar informações quanto a ocorrência de altas

temperaturas em contato com o concreto da estrutura, bem como agentes químicos

(buscar identificar quais), atmosfera específica (identificar o tipo, como, por exemplo,

uma indústria de celulose) ou outras informações que se mostrarem necessárias ou de

valia.

163

• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias.

5.3.2.4.2 Propriedade físicas do meio

Quando for possível, registrar dados quanto à atmosfera, água e solo em contato com a obra-

de-arte.

A coleta dessas informações pode ser realizada anteriormente à inspeção, não sendo

necessário a obtenção desses dados no momento exato em que for realizada a inspeção. O

ideal é que sejam levados à campo sensores/instrumentos específicos para a coleta dessas

informações, como por exemplo, sensores de umidade, termômetros e recipientes adequados

para coleta e armazenamento de amostras de água e solo que tenham que ser submetidos a

análises químicas para detecção da presença de compostos agressivos ao concreto.

• Atmosfera: anotar dados relativos a umidade relativa, regime de ventos, temperatura e

regime de chuvas, e outros dados que se mostrarem necessários ou importantes.

Utilizar como referência dados de médias locais, os quais podem ser obtidos por meio

de consultas à internet, em sites de instituições e órgãos que realizam a monitoração

constante desses dados, tais como o Centro de Previsão de Tempo e Estudos

Climáticos - CPTEC (

http://www.cptec.inpe.br), e o Instituto Nacional de

Meteorologia - INMET (

http://www.inmet.gov.br).

• Água: anotar a coloração da água (avermelhada, esverdeada, etc), pois isso pode servir

como indicativo da existência de poluentes. Quando possível, anotar dados quanto à

presença e concentração de Cloretos e Sulfatos na água em contato com a OAE, pH da

água, temperatura, e outros dados que se mostrarem necessários ou importantes. As

informações quanto à presença de Cloretos e Sulfatos podem ser obtidas por meio da

presença de cheiros fortes no local, relatos de pessoas que tenham conhecimento da

164

existência de alguns desses compostos na água, ou suspeita da existência dos mesmos

em virtude da presença de fontes emissoras próximas ao local, tais como indústrias. O

concreto atacado por Cloretos e/ou Sulfatos possui características próprias, discutidas

nos itens 4.2.2.2.2 e 4.2.1.2.2 desta Tese, que quando constatadas indicam o ataque da

estrutura por esses compostos. Caso seja necessário, uma análise química da água

deverá ser feita por um laboratório idôneo, atestando a existência ou não desses

compostos na água, bem como qual a sua concentração. A classificação da água pode

ser realizada com base na norma L1.007 – Determinação do grau de agressividade de

meio aquoso ao concreto, de 1988, da Companhia de Tecnologia de Saneamento

Ambiental (CETESB), a qual fixa as condições para determinação do grau de

agressividade do meio aquoso e estabelece critérios para a caracterização das

condições de exposição que influem no grau de agressividade do meio em contato com

o concreto. No caso do pH, sendo possível o uso de um papel indicador, o mesmo

poderá ser medido no local, mesmo que com precisão aproximada. Sendo necessário,

uma análise química da água deverá ser solicitada também para este caso. A

temperatura da água poderá ser obtida por meio de um termômetro adequado para essa

situação.

• Solo: desde que existentes e acessíveis, anotar dados quanto à presença e concentração

de Cloretos e Sulfatos no solo, pH e umidade do solo, e outros dados que se

mostrarem necessários ou importantes. Se houver indícios ou suspeita da presença de

Cloretos e/ou Sulfatos no solo, em virtude da existência de fontes emissoras próximas

à OAE inspecionada, tomar nota desses dados. Caso seja necessário, uma análise

química do solo deverá ser feita, atestando a existência ou não de compostos químicos

no solo que possam estar degradando o concreto.

165

• Observações: relatar observações que o inspetor julgar necessárias. Sempre que

possível, indicar quais elementos estruturais encontram-se em contato com a água ou o

solo supostamente agressivos ao concreto, de forma a auxiliar no acompanhamento da

degradação da estrutura.

5.3.2.5 Documentação Fotográfica

A documentação fotográfica trata-se de um registro por meio de fotos, analógicas ou digitais,

das principais constatações ocorridas durante a inspeção. O registro fotográfico pode ser

utilizado para o acompanhamento do desenvolvimento das manifestações patológicas de uma

OAE.

Não há um número mínimo de fotos a serem registradas, mas aconselha-se que seja um

número suficiente e significativo que permita o devido acompanhamento e conhecimento do

desenvolvimento do estado de conservação da estrutura, principalmente no caso de esse

acompanhamento ser realizado por diferentes profissionais ao longo do tempo.

5.3.3 APLICAÇÃO DA METODOLOGIA PROPOSTA A CASOS REAIS

A metodologia de inspeção rotineira de pontes e viadutos em concreto armado proposta neste

trabalho foi aplicada a casos reais, com o objetivo de avaliá-la e complementa-la, e obter

166

dados aplicáveis não só a este trabalho, mas também a outros trabalhos publicados e também

a serem desenvolvidos futuramente.

Nas primeiras saídas a campo, pôde-se perceber que existiam algumas inconsistências na

planilha inicialmente desenvolvida, sendo necessárias correções dos seus dados e

complementações significativas.

As primeiras inspeções contaram com o acompanhamento e orientação de um engenheiro com

ampla experiência em inspeção de pontes e viadutos, o que permitiu uma avaliação criteriosa

e valiosa do trabalho que estava sendo desenvolvido. Por meio das diversas considerações

feitas por esse profissional, indicando algumas falhas e dúvidas no material desenvolvido, e

de discussões a respeito, principalmente, de fatores que deveriam ser considerados nas

inspeções e que correntemente não são levados em conta pelos inspetores e pelos manuais e

normas em vigor, a abordagem de alguns itens foi modificada, tornando-os mais definidos, e

as informações presentes na planilha de inspeção rotineira desenvolvida foram

complementadas.

Posteriormente, novas inspeções foram realizadas, permitindo-se a verificação da eficácia do

material desenvolvido e sua finalização, considerando-o completo da forma como é

apresentado neste trabalho.

As inspeções realizadas para aplicação da metodologia proposta permitiram a coleta de

material fotográfico e dados referentes a manifestações patológicas e condições do entorno na

obra que, além de serem utilizados nesta Tese de Mestrado, serviram de base para a

elaboração de trabalhos paralelos publicados em eventos técnico-científicos.

167

5.4 CONSIDERAÇÕES SOBRE AS INSPEÇÕES CADASTRAIS DE PONTES E

VIADUTOS EM CONCRETO ARMADO

A planilha de inspeção proposta e apresentada neste trabalho foi desenvolvida para ser

aplicada no caso das inspeções rotineiras. Entretanto, no caso de ser necessário utiliza-la para

fins de inspeção cadastral, é necessário que algumas complementações sejam feitas na

planilha, visando inserir dados que permitam um maior conhecimento das características

originais da obra e que permitam o acesso aos dados construtivos da estrutura. Dessa forma,

são relacionados a seguir algumas das informações que devem ser coletadas e inseridas na

planilha visando transforma-la em uma planilha de inspeção cadastral de uma OAE.

Essas informações podem ser levantadas antes das saídas de campo para a inspeção da OAE,

desde que se tenha acesso à documentação da obra (projetos estrutural e arquitetônico, laudos

de controle tecnológico dos materiais utilizados, etc).

Como no caso das inspeções rotineiras, as inspeções cadastrais devem ser realizadas por

profissionais treinados e capacitados, com conhecimento dos aspectos a serem avaliados

durante a inspeção de uma OAE.

5.4.1 OBRA

Aconselha-se que alguns dados referentes à obra sejam levantados, tais como

• Autor do projeto: quando disponível este dado, indicar o nome do autor do projeto da

OAE inspecionada.

168

• Construtor: quando disponível este dado, indicar o nome do responsável pela

construção da OAE.

• Projeto: tendo-se acesso ao projeto da OAE inspecionada, indicar se esse projeto é

completo, quando existir o projeto estrutural pormenorizado; parcial, quando existir o

projeto estrutural incompleto; geométrico, quando existir apenas o esquema geral da

ponte, cotado; ou inexistente, quando não existir projeto algum. Quando o acesso ao

projeto por inviável, indicar essa condição como, por exemplo, inacessível.

• Arquivo de projeto: na existência de um projeto da OAE, e tendo-se acesso a ele, dar

indicações de onde o mesmo encontra-se localizado/arquivado (Prefeitura, escritório

da Construtora ou da Concessionária, número do arquivo, etc), de forma a, no futuro,

se ter fácil acesso a essa informação, se necessário. O registro desse tipo de

informação é importante para que, no caso de ser necessário o acesso aos dados

estruturais e de projeto da obra para a realização de uma inspeção mais detalhada e

específica - como no caso de uma verificação estrutural para passagem de cargas

especiais, por exemplo - ou para a execução de serviços, se tenha sua correta

localização, facilitando e agilizando a busca e obtenção dos dados.

• Ano de construção: o registro do ano em que foi construída a OAE permite o

conhecimento da idade da estrutura inspecionada, podendo-se avaliar se suas

condições atuais condizem com o esperado em projeto, ou seja, se estão de acordo

com a vida útil definida em projeto para a obra em questão.

• Ano da manutenção/reforma - quando a OAE tiver passado por algum serviço de

manutenção ou reforma, indicar os anos de execução dos serviços. O registro desse

dado permite o acompanhamento da vida útil dos reparos efetuados e do desempenho

dos mesmos.

169

5.4.2 PISTA

• Largura: indicar a largura da área de rodagem de veículos sobre a OAE, medida

transversalmente entre barreiras laterais ou guarda-rodas (largura total da OAE).

• Número de faixas: indicar número total de faixas de rolagem da pista.

• Acostamentos: indicar a existência ou não de acostamentos na OAE inspecionada.

Obras antigas costumam não possuir acostamentos, o que provoca desconforto ao

tráfego e acidentes.

• Geometria: indicar se a geometria da pista é favorável ou não ao tráfego dos veículos;

pistas muito estreitas provocam desconforto e insegurança aos motoristas, sendo

inclusive perigosas ao tráfego.

• Barreira: indicar qual o tipo de barreira - lateral, central – existente na OAE

inspecionada; a inexistência de barreiras nas OAEs é uma das causas de acidentes, já

que os veículos desgovernados acabam por se chocar com outros ou são expulsos da

pista.

• Canteiro central - indicar a existência ou não de canteiro central na OAE inspecionada.

O canteiro central é um elemento que fornece ao motorista certo conforto psicológico,

pois representa uma separação física das pistas de tráfego em sentido contrário.

• Passeios laterais para pedestres: indicar a existência ou não de passeios laterais para o

trânsito de pedestres. A ausência desses passeios é uma das principais causas de

atropelamentos de pedestres que transitam pelas faixas de rolamento da OAE; a

inexistência dos passeios laterais leva o pedestre a transitar pelos acostamentos ou até

mesmo pelas faixas de rolagem.

170

5.4.3 GEOMETRIA

• Número de tramos: indicar o número de tramos da ponte.

• Comprimento: indicar, em metros, a extensão total da obra, considerando os

encontros.

• Rampa: pode ser verificada visualmente, indicando-se sua existência ou não; a

inclinação, em porcentagem de rampa, pode ser indicada, quando o dado for

conhecido através do projeto da estrutura.

• Curva: como no caso da rampa, pode ser verificada visualmente, indicando-se sua

existência ou não; valores referentes ao tipo e raio de curva podem ser indicados

quando fornecidos pelo projeto da obra.

• Esconsidade: também pode ser verificada visualmente, indicando-se sua ocorrência ou

não; o ângulo de esconsidade pode ser indicado quando também for conhecido através

do projeto.

• Extremo: indicar se os extremos são encontros ou em balanço

5.4.4 ESQUEMAS

• Longitudinal: apresentar um esquema geral da OAE, representando o número de vãos

e posição dos encontros e pilares, sem indicação de pormenores executivos; os pilares

devem ser numerados no sentido da quilometragem da estrada; os encontros são

designados pelo lado referido à extremidade do trecho (p.ex. JSC (São José dos

171

Campos) ou CPV (Caçapava)); no caso de obras sobre rios, as margens direita e

esquerda (MD e ME, respectivamente) devem ser indicadas.

• Transversal: apresentar um esquema da seção transversal da OAE, sem indicação de

pormenores construtivos; devem ser indicados a posição dos passeios para pedestres,

das barreiras, dos pilares, etc.

Os esquemas longitudinal e transversal podem ser substituídos por fotos representativas que

ilustrem as características da OAE inspecionada. Por meio de editoração gráfica das fotos, os

elementos construtivos da OAE podem ser indicados.

5.4.5 MATERIAIS UTILIZADOS

Quando disponíveis, os dados referentes às características dos materiais utilizados na

confecção do concreto aplicado na OAE devem ser indicadas.

• Areia: indicar a granulometria e a massa específica;

• Brita: indicar a granulometria da brita empregada e sua massa específica.

• Cimento: indicar o tipo de cimento utilizado.

• Aço: indicar o tipo de aço utilizado e seu módulo de escoamento.

• Aditivos: indicar o tipo e a concentração dos ativos utilizados.

• Adições: indicar o tipo e a proporção das adições empregadas.

O conhecimento das características dos materiais empregados pode, muita vezes, ajudar na

definição das causas da degradação de uma estrutura. Materiais de má qualidade ou com

características inadequadas para uma determinada obra, podem gerar o surgimento e o

desenvolvimento de manifestações patológicas que não permitem à estrutura que a mesma

172

tenha um desempenho satisfatório e uma vida útil condizente com a que foi estimada em

projeto.

5.4.6 RESISTÊNCIA (CONTROLE DE QUALIDADE)

Quando disponíveis, os dados de controle de qualidade do concreto e do aço utilizados na

construção da OAE devem ser indicados. Indicam-se as resistências média e característica e o

desvio padrão, bem como a unidade utilizada para indicar essas medidas.

5.4.7 COMPRIMENTO E ALTURA DE ENCONTROS E ACESSOS

O comprimento, em metros, de cada um dos encontros/acessos da OAE deve ser registrado.

5.4.8 PILARES

Indicar o tipo característico dos pilares da ponte inspecionada (pilares maciços, tipo parede,

em quadro, ou isolados). Indicar também se os pilares são contraventados ou não.

173

5.4.9 VIGAMENTO

Indicar o tipo de seção dos vigamentos (viga I, viga T, viga caixão, laje).

5.4.10 APARELHOS DE APOIO

No caso da existência de apoios, indicar o seu tipo: fixo ou móvel. Se inexistente, indicar essa

condição.

5.4.11 FUNDAÇÃO

Indicar o tipo de fundação empregada na OAE: direta, estaca ou tubulão.

174

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Vem se mostrando cada vez mais importante e necessária a conservação das obras-de-arte

existentes nas rodovias brasileiras, quer por questões de conforto e segurança oferecidas aos

veículos e usuários, quer por questões econômicas, visto se saber o quanto é custoso a

realização de obras de recuperação ou reconstrução das pontes e viadutos, bem como das

estruturas de concreto em geral.

A ocorrência de diversos acidentes envolvendo as OAEs brasileiras nos últimos anos fez

despertar um maior interesse por parte dos profissionais de Engenharia, das Concessionárias e

dos Órgãos Públicos pelo estado de conservação dessas obras e pela busca da melhoria dos

processos de inspeção e manutenção das mesmas. Infelizmente, vem se tornando cada vez

mais comum a constatação do avanço da degradação dessas estruturas e a necessidade de

intervenções urgentes nessas obras para mantê-las em condições adequadas de serviço, o que

mostra a ineficiência dos processos de inspeção e manutenção dessas OAEs e dos sistemas de

gerência utilizados.

Os manuais e normas brasileiros para inspeção de pontes e viadutos rodoviários não dão

ênfase suficiente às manifestações patológicas encontradas nessas estruturas, e tão pouco às

condições ambientais no entorno da obra que as desencadeiam e interferem no seu

desenvolvimento.

Sendo assim, a consideração conjunta das manifestações patológicas observadas nas obras-de-

arte, dos aspectos mecânicos dessas estruturas, e dos aspectos ambientais que possam exercer

influência sobre seu desempenho e sua vida útil, permite a realização de inspeções mais

completas e criteriosas dessas estruturas.

175

O desenvolvimento de um sistema de gerência de infra-estrutura viária que englobe as

condições climáticas e as condições de construção das OAEs e apresente ferramentas

eficientes para a programação de inspeções, manutenções e recuperações dessas obras e

alocação dos recursos financeiros é uma necessidade evidente. Uma ferramenta como essa

inexiste no mercado nacional; as Concessionárias e os Órgãos Públicos utilizam, na maioria

das vezes, ferramentas importadas, inadequadas à nossa realidade. Essa situação se traduz na

inadequação da aplicação do capital e dos processos de manutenção e recuperação dessas

obras. Para o desenvolvimento de uma ferramenta como essa, é necessária a participação de

uma equipe multidisciplinar que englobe conhecimentos tanto de engenharia quanto de

informática, e, acima de tudo, haver o interesse das concessionárias e dos Órgãos Públicos em

melhorar a qualidade dos processos e, conseqüentemente, das condições de conservação das

OAEs brasileiras.

Algumas sugestões para a continuidade deste trabalho são:

• desenvolvimento e aplicação de conceitos quanto à intensidade das manifestações

patológicas e a forma de ponderar essa intensidade, agregando pesos que auxiliem

na tomada de decisões quanto às intervenções a serem adotadas para a

conservação/recuperação das pontes e viadutos em concreto armado;

• aplicação da metodologia proposta a uma rede de OAEs e o posterior

desenvolvimento de modelos de previsão de vida útil que permitam acompanhar a

degradação dessas obras e a priorização dos serviços de conservação das mesmas;

• desenvolvimento de manuais para as atividades de manutenção e recuperação das

OAEs, visando também a implementação dos conceitos de durabilidade das

estruturas de concreto frente à influência do meio circundante e dos fatores

ambientais locais;

176

• monitoração da degradação das OAEs por meio de sensores embutidos ou não em

estruturas reais, correlacionando os dados obtidos com ensaios de laboratório

realizados em corpos de prova.

• estudo específico do microclima de uma OAE, analisando como isso influi nas

manifestações patológicas de uma ponte ou viaduto em concreto armado.

Esta Tese contribuiu para o desenvolvimento de um sistema de gerência de obras-de-arte

especiais – GOARTE. Esse sistema foi desenvolvido dentro do ITA pela autora deste

trabalho, pelo Doutorando Fabiano Morelli, e pela Profª Drª Maryangela Geimba de Lima, e

trata-se de um sistema de gerência que monitora as OAEs por meio de inspeções de campo e

aplicações de Sistemas de Informações Geográficas (SIG), correlacionando as manifestações

patológicas com a localização geográfica da estrutura, e conseqüentemente, com as condições

do meio-ambiente onde encontra-se inserida essa estrutura.

O Sistema de Gerência de Obras-de-Arte Especiais em concreto proposto apresenta quatro

Subsistemas, os quais são relacionados através de bancos de dados. Cada um desses

Subsistemas, por sua vez, é composto por vários outros, estruturando assim o Sistema

Principal. Cada um desses Subsistemas se relaciona com bancos de dados ligados diretamente

com Sistemas de Informação Geográficas, seja o Subsistema somente de locação das unidades

ou de relação com fatores ambientais de degradação.

Os quatro subsistemas principais do GOARTE são:

• Subsistema de Gerência de Inspeção e Diagnóstico: dentro desse Subsistema são

feitas as inspeções preliminares visuais e por instrumentos e os ensaios in loco.

Essas inspeções permitem o levantamento das condições atuais da estrutura e a

monitoração do avanço da degradação. Com esses dados podem ser realizadas

modelagens de degradação, desenvolvendo modelos de previsão de vida útil

relacionados com os fatores ambientais brasileiros;

177

• Subsistema de Gerência de Manutenção: oferece subsídios para que sejam tomadas

todas as decisões relacionadas à manutenção das obras, definindo as medidas de

intervenção a serem adotadas para cada caso e quando realizá-las. Apresenta um

roteiro dos procedimentos de execução de diversas atividades de manutenção,

especificando materiais e métodos a serem utilizados;

• Subsistema de Gerência de Recuperação: assim como o Subsistema de Manutenção,

o Subsistema de Recuperação oferece subsídios para que sejam tomadas as decisões

relacionadas à recuperação das obras-de-arte, definindo as medidas de intervenção a

serem adotadas para cada caso e quando realizá-las. Como no Subsistema de

Gerência de Manutenção, apresenta um roteiro dos procedimentos de execução de

diversas atividades de recuperação, especificando materiais e métodos a serem

utilizados;

• Subsistema de Programação de Custos: um Sistema de Gerência de obras-de-arte

especiais também deve envolver um sistema de programação de custos. Os

processos de manutenção e recuperação de estruturas de concreto requerem somas

grandiosas de capital, as quais devem ser alocadas no momento certo para cada obra

avaliada, otimizando-se a aplicação do capital disponível.

Um Sistema de Gerência como o apresentado pode gerenciar os recursos disponíveis,

otimizando as verbas existentes, de modo a auxiliar na recuperação e manutenção do sistema

viário nacional.

A Tese desenvolvida teve como produtos diversos artigos e resumos, direta ou indiretamente

relacionados ao assunto abordado neste trabalho, publicados em eventos nacionais e

internacionais e revistas informativas. Esses produtos são relacionados a seguir.

178

Trabalhos completos publicados em eventos

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G. Discussion about environmental factors importance in the

inspection of reinforced structures. In: FIB SYMPOSIUM – EL HORMIGÓN Y EL

TRANSCURSO DEL TIEMPO. 2005, La Plata. Proceedings… La Plata, 2005. vol. 1, p.

323-330. ISBN: 987-21660-1-3.

LIMA, M. G.; LENCIONI, J. W.; MORELLI, F. Uma discussão sobre o conhecimento dos

fatores ambientais nos estudos sobre degradação do ambiente construído. In:

INTERNATIONAL CONGRESS UNIVERSITY-INDUSTRY COOPERATION - UNINDU

2005. 1., 2005, Ubatuba. Proceedings... Ubatuba: UNITAU/USP, 2005. 1 CD ROM. ISBN:

85-905532-1-3.

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G.; MORELLI, F. Proposal of Concrete Bridges and Viaducts

Management System. In: 2005 NEW YORK CITY BRIDGE CONFERENCE, 2005, New

York. Anais… New York, 2005.

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G.; MORELLI, F. Levantamento e Discussão de Patologias

Existentes em Obras-de-Arte Especiais em Concreto no Município de São José dos

Campos/SP. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 47., 2005, Recife. Anais...

Pernambuco, IBRACON, 2005. p. XIV-42-52. 1 CD ROM. ISBN: 85-98576-07-7.

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G.; MORELLI, F. Sistema de gerência de Obras-de-Arte

Especiais. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 47., 2005, Recife. Anais...

Pernambuco, IBRACON, 2005. p. VII.473-480. 1 CD ROM. ISBN: 85-98576-07-7

179

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G. A discussion about the importance of environmental

parameters consideration in Brazilian reinforced concrete bridges and viaducts inspection. In:

INTERNATIONAL CONGRESS: GLOBAL CONSTRUCTION: ULTIMATE CONCRETE

OPPORTUNITIES, 6., 2005, Dundee. Anais... Dundee, 2005.

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G.; MORELLI, F. Management System to Concrete

Engineering Structures. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON CONCRETE

STRUCTURES - INCOS'05, 2005, Coimbra. Anais... Coimbra, 2005. p. 211-217. 1 CD

ROM.

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G.; MORELLI, F. Sistema de Gerência de Obras-de-Arte

Especiais em Concreto. In: LATIN-AMERICAN SYMPOSIUM SIABE 05, 2005, Coimbra.

Anais… Coimbra, 2005. p. 169-176. 1 CD ROM.

LIMA, M. G.; MORELLI, F.; LENCIONI, J. W.. Discussão Sobre os Parâmetros Ambientais

de Degradação do Ambiente Construído – Estudos relativos a materiais e sistemas para

fachadas. In: SBTA - SIMPÓSIO BRASILEIRO DE TECNOLOGIA DE ARGAMASSAS,

6., 2005, Florianópolis. Anais... Florianópolis, 2005. p. 635-649. 1 CD ROM

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G.. Análise da importância da consideração de fatores

ambientais na degradação de obras-de-arte. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO

CONCRETO, 46., 2004, Florianópolis. Anais... Florianópolis, 2004. p. 11-20. 1 CD ROM.

ISBN: 85-98576-02-6

180

Trabalhos resumidos publicados em eventos

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G.; MORELLI, F. Levantamento e Discussão de Patologias

Existentes em Obras-de-Arte Especiais em Concreto no Município de São José dos

Campos/SP. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 47., 2005, Recife. Anais de

resumos... Pernambuco, IBRACON, 2005. p. 417. ISBN: 85-98576-06-9

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G.; MORELLI, F. Sistema de gerência de Obras-de-Arte

Especiais. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 47., 2005, Recife. Anais de

resumos... Recife, IBRACON, 2005. p. 248. ISBN: 85-98576-06-9

LIMA, M. G.; LENCIONI, J. W.; MORELLI, F. Some considerations about the acid rain

effects/influence on construction degradation. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON

ACID DEPOSITION ACID RAIN 2005, 7., 2005, Praga. Anais eletrônicos… Praga, 2005.

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2005. ISBN: 80-86690-25-3

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G.. Análise da importância da consideração de fatores

ambientais na inspeção de obras-de-arte especiais. In: MOSTRA DE PÓS-GRADUAÇÃO /

UNITAU, 5., 2004, Taubaté. Resumos... Taubaté, 2004. p. 265.

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G. Análise da importância da consideração de fatores

ambientais na degradação de obras-de-arte. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO

CONCRETO, 46., 2004, Florianópolis. Resumos... Florianópolis, 2004. p. 206. ISBN: 85-

98576-01-8

181

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G. Proposta de metodologia para avaliação de pistas

aeroportuárias. In: MOSTRA DE PÓS-GRADUAÇÃO DA UNIVERSIDADE DE

TAUBATÉ, 3., 2002. Resumos... Taubaté, 2002. p. 233.

Textos publicados em revistas informativas

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G. Prédios, pontes, viadutos, passarelas. Influência do meio

ambiente na degradação! E a gerência?. Construção, Pensamento Livre, São José dos

Campos, ano 2, n. 7, p. 9, jun/jul. 2005.

(Publicação do SINDUSCON/SP, regional Sudeste, dirigida aos profissionais de Engenharia e

Arquitetura.)

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G. Prédios, pontes, viadutos. Os problemas continuam!.

Construção, Pensamento Livre, São José dos Campos, ano 2, n. 5, p. 7, mar. 2005.

(Publicação do SINDUSCON/SP, regional Sudeste, dirigida aos profissionais de Engenharia e

Arquitetura.)

LENCIONI, J. W.; LIMA, M. G. As construções mostram quando há problemas. Preste

atenção aos sintomas! Construção, Pensamento Livre, São José dos Campos, ano 1, n. 3,

nov/dez. 2004.

(Publicação do SINDUSCON/SP, regional Sudeste, dirigida aos profissionais de Engenharia

e Arquitetura.)

182

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dos Campos: ITA; ANTAC, 2001. 1 CD ROM.

BAUER, E.; FEIJÃO, C.; ALVES, N. Sensores galvânicos para monitoramento da corrosão

induzida por carbonatação. In: WORKSHOP SOBRE DURABILIDADE DAS

CONSTRUÇÕES. 2., 2001, São José dos Campos. Anais... São José dos Campos: ITA,

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durabilidade dos concretos quanto à penetração de íons cloretos e a carbonatação. In:

WORKSHOP SOBRE DURABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES, 2, 2001, São José dos

Campos. Anais... São José dos Campos: ITA, ANTAC, 2001. 1 CD ROM.

HARTMANN, C. T.; HELENE, P. R. L. Influência do uso de aditivos superplastificantes na

resistência à compressão, penetração de íons cloreto e consumo de cimento do concreto. In:

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Campos. Anais... São José dos Campos: ITA, ANTAC, 2001. 1 CD ROM.

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CONCRETO, 46., 2004, Florianópolis. Anais... Florianópolis, 2004. p. IV11-IV20. 1 CD

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FOLHA DE REGISTRO DO DOCUMENTO

CLASSIFICAÇÃO/TIPO

DATA

24 de janeiro de 2006

DOCUMENTO N°

CTA/ITA-IEI/TM-013/2005

N° DE PÁGINAS

187

TÍTULO E SUBTÍTULO:

Proposta de Manual Para Inspeção de Pontes e Viadutos em Concreto Armado – Análise da Influência

dos Fatores Ambientais na Degradação de Obras-de-Arte Especiais

AUTOR(ES):

Julia Wippich Lencioni

7. INSTITUIÇÃO(ÕES)/ÓRGÃO(S) INTERNO(S)/DIVISÃO(ÕES):

Instituto Tecnológico de Aeronáutica. Divisão de Engenharia de Infra-Estrutura Aeronáutica – ITA/IEI

PALAVRAS-CHAVE SUGERIDAS PELO AUTOR:

Obras-de-Arte Especiais, Concreto Armado, Durabilidade, Inspeção, Degradação, Fatores Ambientais

9.PALAVRAS-CHAVE RESULTANTES DE INDEXAÇÃO:

Estruturas de concreto; Degradação; Efeitos ambientais; Artes; Concreto armado; Pontes (estruturas);

Viadutos; Engenharia civil

10.

APRESENTAÇÃO: X Nacional

Internacional

ITA, São José dos Campos, 2005, 190 páginas

11.

RESUMO:

O sistema viário brasileiro apresenta um grande número de obras-de-arte especiais (OAEs) em concreto

–

pontes, viadutos, túneis, passarelas, etc – com problemas de degradação, cujas causas encontram-se tanto

na falta de recursos financeiros para a realização de inspeções e manutenções periódicas, quanto nas

condições ambientais no entorno dessas estruturas.

A presente Tese traz uma discussão sobre a importância do conhecimento e da consideração das

condições ambientais brasileiras e dos parâmetros ambientais ao se estudar a degradação das obras-de-

arte especiais em concreto. Uma proposta de uma metodologia para inspeção das pontes e viadutos

rasileiros em concreto armado, considerando a influência do entorno da obra e dos parâmetros

ambientais na degradação dessas estruturas e no surgimento e desenvolvimento de suas manifestações

patológicas, é apresentada. Essa proposta de metodologia, expressa sob a forma de uma planilha de

inspeção, considera os aspectos estruturais, patológicos e ambientais relacionados com as OAEs, visando

contribuir com a conservação das pontes e viadutos brasileiros e com a redução dos custos dos serviços

de recuperação ou reconstrução dessas estruturas.

12.

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