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Reabilitação e Reforço de Obras de Arte
Experiência da EP
Tiago Rodrigues, Dep. Obras ArteMonte da Caparica, 12 Nov. 2012
A Empresa
A EP – Estradas de Portugal, SA, é uma sociedade anónima de capitais públicos, tendo surgido depois de algumas transformações ocorridas desde 1927, ano em que nasce a Junta Autónoma das Estradas (JAE).
Missão
[…] financiamento, conservação, exploração , requalificação e alargamento das vias que integram a Rede Rodoviária Nacional […]”
No âmbito das estruturas que integram a rede, consiste na garantia de:
– Condições de segurança ;– Níveis de serviço apropriados;– Gestão adequada da vida útil das estruturas;
Gestão de Obras de Arte
O Sistema de Gestão de Conservação permite uma correta organização e tratamento de toda a informação relativa às Obras de Arte, constituindo um instrumento fundamental na Conservação destas estruturas.
PatrimónioDistribuição por tipo das obras de arte da EP (a 15 de Maio de 2012)
8
399
150
1866
534 509
984
9
159
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
Outras PassagemAgrícola
Passagem dePeões
PassagemHidráulica
PassagemInferior
PassagemSuperior
Ponte Túnel Viaduto
Património
Dimensão das obras de arte da EP (a 15 de Maio de 2012)
55%29%
9%6%1%
<10m [10;50[ [50;100[ [100;500[ >500
Património
Tipo de Material das obras de arte da EP (a 15 de Maio de 2012)
40%
34%
19%
4% 3%Betão Armado
Alvenaria
Betão Pré-esforçado
Estruturas TubularesMetálicas (tipo ARMCO)
Estruturas Metálicas eMistas (Aço/Betão)
Exemplos de Intervenções
Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres
Ponte de Santa Margarida do Sado Ponte de Mosteirô
Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres
Descrição Geral
• Via superior - E.N. 122
• Localização - Mértola
• Data da construção – 1861
• Data do alargamento - 1963
• Comprimento total - 116 m
• Largura total do tabuleiro - 10,90m
Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres
• 5 arcos de alvenaria de tijolo (8,50+3x12,50+8,50m) com molduras
em cantaria
• Muros tímpano de alvenaria de tijolo revestida a reboco de cal,
sendo prolongados nos encontros em muros de avenida do mesmo
material
Solução Estrutural
Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres
Solução Estrutural
• Alargamento do tabuleiro com laje
maciça de betão armado apoiada sobre
a estrutura existente
• Apoios intermédios em cantaria de
mármore
Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres
Trabalhos Realizados no âmbito do Projecto de Reabilitação
- Levantamento Topográfico
- Caracterização Geométrica
- Levantamento dos Serviços Afectados
- Inspecção Principal
- Ensaios de Caracterização dos Materiais
(Alvenarias e Betão)
- Avaliação da Capacidade Estrutural
- Projecto de Execução
Projectista: PCA
Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres
Principais anomalias detectadas
• Fendas verticais, abertura de juntas nos
blocos de cantaria e juntas
desguarnecidas nos pilares;
• Delaminação do betão do tabuleiro com
armaduras corroídas e expostas;
• Fissuração longitudinal e manchas de
infiltrações nas abóbadas dos arcos;
• Erosão dos tijolos e destacamento do
reboco;
Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Trabalhos de reparação:
- Encontros e muros tímpano:
Remoção de reboco deteriorado ou
descolado, aplicação de rebocos à
base de cal hidráulica e pintura;
- Arcos, Intradorso: Injecção de
fendas com caldas à base de cal
hidráulica, preenchimento de
lacunas com argamassas de cal
hidráulica ou com tijolos, e pintura
de protecção incolor;
Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Trabalhos de reparação:
- Apoios Intermédios, cantaria: Injecção de
fendas com caldas à base de cal
hidráulica, preenchimento de juntas com
argamassa de cal hidráulica e de lacunas
em cantaria com material pétreo de
natureza idêntica e resina epoxídica;
- Tabuleiro de betão: Reparação de betão
delaminado, selagem de fissuras na laje
através de resina epoxídica e pintura;
Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Trabalhos de reforço:
- Montagem de tirantes metálicos
que atravessam o enchimento do
tabuleiro entre muros tímpano;
- Montagem de cintas metálicas
em torno dos apoios intermédios;
Exemplos de Intervenções
Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres
Ponte de Santa Margarida do Sado Ponte de Mosteirô
Ponte de Santa Margarida do Sado
Descrição Geral
• Via superior - E.N. 259
• Localização – Grândola
• Data da construção – 1938
• Comprimento total - 100 m
• Número de vãos – 2 (50m cada)
• Largura total do tabuleiro - 8,40m
• Projecto – Eng.º Ferrugento
Gonçalves (JAE)
Ponte de Santa Margarida do Sado
Solução Estrutural
Superestrutura em tramos
metálicos simplesmente apoiados
Tabuleiro inferior em B.A. apoiado
numa grelha de vigas metálicas
Pilar e encontros
em cantaria de
cálcário
Vigas principais do tipo Pratt
constituídas por perfis compostos
realizados com chapas rebitadas
Ponte de Santa Margarida do Sado
Trabalhos Realizados no âmbito do Projecto de Reabilitação
- Levantamento Topográfico
- Caracterização Geométrica
- Inspecção Principal e Subaquática
- Ensaios de Caracterização dos Aços
- Prospecção Geotécnica
- Avaliação da Capacidade Estrutural
- Projecto de Execução
Projectista: A2P
Ponte de Santa Margarida do Sado
Principais anomalias detectadas
• Corrosão nas vigas metálicas principais e
grelha de apoio da laje, em zonas de juntas
entre perfis e em alguns rebites;
• Corrosão significativa das cantoneiras da
base das guardas e de ligação do passeio à
laje, dos perfis UNP e chapas dos passeios;
• Deterioração significativa da laje do tabuleiro,
com corrosão de armaduras na face inferior;
• Elevado desgaste do pavimento;
Não é possível apresentar esta imagem de momento.Não é possível apresentar esta imagem de momento.
Ponte de Santa Margarida do Sado
Resultados dos Ensaios de Caracterização de Materiais
• O aço dos elementos estruturais pode ser classificado como S 235
e apresenta características de boa ductilidade;
• Nos ensaios de fadiga não foram observadas situações de rotura
ou fissuração dos provetes;
• A análise da soldabilidade realizada através de ensaios mecânicos e
metalográficos mostrou que os aços são soldáveis;
• Através de carotagem verificou-se que o tabuleiro é constituído por uma laje
estrutural de 20cm, seguida de uma camada de betão de enchimento
ligeiramente armada com espessura de 9cm e do pavimento betuminoso;
Ponte de Santa Margarida do Sado
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Reabilitação Geral da Estrutura Metálica:
- Substituição da chapa metálica dos passeios, das cantoneiras e perfis
“U” com corrosão significativa;
- Substituição da rede metálica das guardas interiores dos passeios;
Ponte de Santa Margarida do Sado
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Reabilitação Geral da Estrutura Metálica:
- Substituição de perfis e chapas
metálicas danificadas ou degradadas;
- Decapagem e pintura de todos os
elementos metálicos;
Ponte de Santa Margarida do Sado
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Reforço da Estrutura Metálica:
- Reforço das ligações das diagonais
do 2º e 3º módulo das vigas principais;
- Reforço das ligações dos montantes
entre o 1º e o 2º módulo das vigas
principais;
- Reforço das ligações das carlingas
aos montantes das vigas principais;
Ponte de Santa Margarida do Sado
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Laje do tabuleiro:
- Reparação local na face inferior,
com reposição das armaduras
expostas e revestimento superficial
por pintura;
- Substituição dos lancis por uma
viga com capacidade resistente
adequada;
Ponte de Santa Margarida do Sado
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Reabilitação geral:
- Remoção da camada superior de
betão de enchimento,
impermeabilização e repavimentação
do tabuleiro e das zonas adjacentes;
- Colocação de juntas de dilatação
nos encontros e entre painéis da laje
do tabuleiro;
- Reparação e protecção por pintura
dos guarda-corpos de betão;
Ponte de Santa Margarida do Sado
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Introdução de Batentes em Neoprene nos Encontros:
- Com o objectivo de limitar
o deslocamento longitudinal
da obra sob a acção sísmica
foram introduzidos batentes
longitudinais em neoprene
entre as cordas inferiores
das vigas principais e o
espelho dos encontros;
Ponte de Santa Margarida do Sado
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Reforço do Estribo do Pilar Central:
- A intervenção de reforço no pilar
central consistiu na execução de uma
cinta de betão no estribo de modo a
absorver e transmitir de forma
uniforme ao pilar as forças
horizontais associadas à acção
sísmica transmitidas pelos aparelhos
de apoio;
Ponte de Santa Margarida do Sado
Aspecto Final da Intervenção
Exemplos de Intervenções
Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres
Ponte de Santa Margarida do Sado Ponte de Mosteirô
Ponte de Mosteirô
Descrição Geral
• Via superior - E.N. 211
• Localização – Baião
• Data da construção – 1973
• Comprimento total - 194 m
• Número de vãos – 3
• Largura total do tabuleiro – 9,00m
• Projecto – Prof. Edgar Cardoso
Ponte de Mosteirô
Solução Estrutural
• Viga contínua com um vão central de 110,0 m e vãos extremos de 42,0 m, apoiada sobre pilares de alvenaria e sobre os encontros;
• O tabuleiro é constituído por uma viga caixão de inércia variável com almas vazadas, em betão armado pré-esforçado na direcção longitudinal;
Ponte de Mosteirô
Solução Estrutural
• Os pilares têm secção oval com cerca de 3,40 m na direcção longitudinal da obra e 8,00 m na direcção transversal;
• Os pilares actuais resultaram dos trabalhos de reforço dos pilares de alvenaria da antiga ponte de Mosteirô localizada no mesmo local;
• Da antiga ponte foi abandonado o pilar central, tendo sido cortada a zona superior em cerca de 3,5 m;
• Tanto os pilares como os encontros são fundados directamente por meio de sapatas de fundação;
Ponte de Mosteirô
Reabilitação e Reforço nos Anos 90
• Inicialmente, os aparelhos de apoio sobre os encontros foram ligados às carlingas do tabuleiro através de tirantes em aço de alta resistência de modo a oferecer resistência ao levantamento do tabuleiro;
• No início dos anos 90 deu-se a rotura de 5 dos 8 tirantes na carlinga do encontro do lado de Cinfães, levando ao levantamento do tabuleiro que se traduziu num desnível de 5 cm na junta de dilatação;
• Logo após a detecção do problema, foi instalado provisoriamente um carregamento de areia de cerca de 130ton para anular o levantamento ocorrido, permitindo a passagem do tráfego em segurança e a restituição da ligação;
• Na beneficiação foram colocados na carlinga do tabuleiro do lado de Cinfães, 8 varões de alta resistência, em substituição dos tirantes afectados, refazendo a ligação entre o tabuleiro e os aparelhos de apoio;
Ponte de Mosteirô
Reabilitação e Reforço nos Anos 90
• Procedeu-se também ao reforço da ligação, com a colocação de 4 cabos pré-esforçados em ambos os encontros, desde o pavimento à base da fundação dos muros de testa;
• Como consequência, para as cargas permanentes, a força aplicada nos aparelhos de apoio resulta próxima de zero;
Ponte de Mosteirô
Trabalhos Realizados no âmbito do Projecto de Reabilitação
- Levantamento Topográfico
- Caracterização Geométrica
- Inspecção Principal e Subaquática
- Ensaios de Caracterização dos Materiais
- Prospecção Geotécnica
- Avaliação da Capacidade Estrutural
- Projecto de Execução
Projectista: COBA
Ponte de Mosteirô
Principais anomalias detectadas
• Fissuração da laje inferior da viga caixão do tabuleiro no meio vão principal da obra;
• Deslocamento transversal dos eixos dos aparelhos de apoio;
• Fissuração transversal nos elementos estruturais diagonais da superestrutura que se encontram “traccionados”, com oxidação;
• Degradação das zonas de ancoragem dos cabos de pré-esforço verticais na carlinga do tabuleiro junto aos encontros;
Ponte de Mosteirô
Resultados dos Ensaios de Caracterização de Materiais
• Recobrimentos médios da ordem dos 30 mm, sendo o mínimo obtido de 20 mm;
• A profundidade de carbonatação é inferior a 5 mm sendo na generalidade obtida apenas 2 mm de profundidade;
• Os valores de velocidade de propagação de ultra-sons obtidos permitiram verificar tratar-se de um betão de excelente qualidade;
• Os resultados obtidos nos ensaios à compressão variaram entre 56 MPa e 109 MPa, verificando-se na generalidade dos casos ser superior a 70 MPa;
• Não foi detectado o risco de corrosão activa das armaduras e qualquer sinal de reacção álcalis-sílica ou outro tipo de reacção;
Ponte de Mosteirô
Resultados da Avaliação Estrutural
• Deficiente ligação vertical do tabuleiro aos encontros - A reacção nos aparelhos de apoio para as cargas permanentes era próxima de zero;
• Fissuração excessiva na laje inferior do tabuleiro - Na zona central do vão principal, num comprimento de cerca de 35 m, não estava verificado o estado limite de largura de fendas;
• Resistência à tracção nas diagonais traccionadas - As diagonais traccionadas, sobretudo as localizadas no vão central, não verificavam a segurança ao estado limite último de tracção.
• Resistência à tracção da laje inferior na zona central do vão principal – As tensões de tracção de cálculo máximas na laje inferior, eram muito superiores à tensão resistente de cálculo do aço das armaduras existentes. As fendas existentes indiciavam a plastificação das armaduras, passando o tabuleiro a ter um comportamento próximo de uma viga rotulada a meio-vão, reduzindo-se assim a rigidez global da estrutura.
Ponte de Mosteirô
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Plataformas de Trabalho:
- Garantia de calado aéreo mínimo de
7,20m;
- Criação de ambiente climaticamente
controlado;
- Revestimento das plataformas com
telas impermeáveis para garantir a
protecção do meio ambiente envolvente;
- Limitação de peso face aos
condicionamentos resultantes da
avaliação estrutural;
Ponte de Mosteirô
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Reforço das Diagonais Traccionadas:
- Colocação de chapas metálicas de aço laminado nas faces interiores das
diagonais;
Ponte de Mosteirô
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Reforço da Laje Inferior do Vão Principal:
- Selagem e injecção com resina epoxi das fendas existentes;
- Instalação de cabos de pré-esforço exterior na face superior da laje;
- Colocação por colagem, de laminados de polímero reforçado com fibras de carbono (CFRP);
Ponte de Mosteirô
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Reforço da Ligação Horizontal do Tabuleiro ao Encontro Fixo:
- Reforço por encamisamento dos plintos de modo a dotar os apoios de
resistência suficiente para a acção sísmica regulamentar;
Ponte de Mosteirô
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Reforço da Ligação Vertical do Tabuleiro aos Encontros:
- Introdução de 2 cabos de pré-esforço adicionais por encontro, ancorados
numa treliça metálica, para garantir que os aparelhos de apoio se
mantenham sempre comprimidos;
Ponte de Mosteirô
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Reforço das Paredes dos Contraventamentos do Tabuleiro sobre os
Pilares:
- Colocação de chapas
metálicas de aço laminado
nas faces inferior e superior
da laje;
Ponte de Mosteirô
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Reabilitação Geral:
- Reparação de alvenarias e
refechamento de juntas entre blocos
de alvenaria nos pilares;
- Demolição parcial do pilar afundado
existente;
- Reparação de fendas, de betão
segregado, degradado ou deteriorado;
- Reparação do pavimento;
Ponte de Mosteirô
Soluções de Reabilitação e Reforço preconizadas
• Reabilitação Geral:
- Reparação das argamassas de selagem
das cabeças de ancoragem dos cabos de
pré-esforço existentes;
- Reabilitação das juntas de dilatação
existentes;
- Pintura geral da estrutura com tinta
acrílica;
- Pintura e protecção anti-corrosiva dos
aparelhos de apoio;
Ponte de Mosteirô
Aspecto Final da Intervenção
Obrigado pela sua atenção