UTILIZAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM NA RESTAURAÇÃO DO PAVIMENTO FLEXÍVEL DA RAMPA N6 DA PONTE RIO-NITERÓI

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1 UTILIZAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM NA RESTAURAÇÃO DO PAVIMENTO FLEXÍVEL DA RAMPA N6 DA PONTE RIO-NITERÓI Autor: Departamento Técnico - Atividade Bidim Colaboração: Eng. Gerson Dias da Cunha Eng. Marcos Galvão SETEMBRO 1996 Revisado JANEIRO Departamento Técnico.

2 ÍNDICE 1 INTRODUÇÃO DADOS DA OBRA DESCRIÇÃO DA OBRA DESCRIÇÃO TÉCNICA DA SOLUÇÃO PROPOSTA SOLUÇÃO ADOTADA NA SEGUNDA INTERVENÇÃO INSTALAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM NA SEGUNDA RESTAURAÇÃO ACOMPANHAMENTO DO DESEMPENHO DO TRECHO CONCLUSÃO AGRADECIMENTOS BIBLIOGRAFIA DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA...14

3 1 INTRODUÇÃO Este trabalho descreve a execução de uma restauração de pavimento flexível na rampa N6 de saída da Ponte Presidente Costa e Silva (Ponte Rio - Niterói). Iniciou-se o processo de concessão em Julho de Especificamente na rampa N6, foi feita a primeira intervenção em 08/12/1995. Executou-se neste trecho, uma fresagem de 4 a 5 cm e colocou-se um revestimento de CBUQ da mesma espessura fresada. Observou-se que em poucos meses este pavimento restaurado apresentou fissuras de reflexão. Em 14/07/1996 executou-se a segunda intervenção, utilizando-se a solução com o geotêxtil Bidim a fim de retardar o processo de propagação de trincas e, através de uma impermeabilização do pavimento, dar uma maior vida útil para o mesmo. 2 DADOS DA OBRA Nome Concessão da Ponte Presidente Costa e Silva (Ponte Rio - Niterói). Local Rampa N6, pista de saída da Ponte Rio - Niterói, Sub-trechos PN6-3 e PN6-12. Finalidade Restauração do pavimento com geotêxtil Bidim e obtenção de dados de desempenho, para estudo da solução definitiva, de todo o processo de restauração do pavimento flexível. Contratante Concessionária da Ponte Rio - Niterói S/A. Projetista/Consultor Concessionária da Ponte Rio - Niterói S/A. Construtora Construtora Andrade Gutierrez S/A.

4 3 DESCRIÇÃO DA OBRA Histórico Das primitivas canoas indígenas aos dias de hoje, a travessia pela baía de Guanabara tem longa história. Passando todas as formas de travessia, através de barcas, tanto para pedestres quanto para veículos, surgiu em 1875 à primeira idéia, estimulada pela crescente demanda, de se criar uma nova ligação entre o Rio de Janeiro e a Ponta D areia em Niterói. Várias foram às propostas. Inicialmente, estudou-se o projeto de um túnel ferroviário, que acabou não se concretizando. Em março de 1963, o governo federal houve por bem decidir em definitivo sobre a execução da ligação por túnel ou ponte, e para isso criou um grupo de trabalho que, fundamentado em pareceres técnicos, após dez meses optou pela ligação ponte. Dado este passo decisivo, em 1965 o Ministério da Viação e Obras Públicas criou, em conjunto com o DNER, Estado Maior das Forças Armadas e os governos do então Estado do Rio de Janeiro, um grupo de trabalho que no mesmo ano concluiu relatório recomendando a execução de uma ponte partindo da ponta do caju, na avenida Francisco Bicalho, no Rio de Janeiro, passando pelas ilhas do Mocanguê e do Caju, terminando na confluência das avenidas Feliciano Sodré e do Contomo, em Niterói. Em 4 de julho de 1967 o DNER assinava o contrato com o Consorcio Construtor Rio - Niterói (CCRN). As obras tiveram início em janeiro de 1969, com prazo de 1095 dias para a conclusão. Porém, no dia 26 de janeiro de 1971, visando acelerar o término da obra, o governo federal declarou de utilidade pública, em caráter de urgência, para fins de desapropriação, as ações do CCRN, bem como os equipamentos e materiais que estavam sendo empregados na construção da Ponte. No dia 15 de fevereiro, o DNER firmou contrato de construção, por administração, com as empresas Construções e Comércio Camargo Corrêa S/A, Construtora Mendes Júnior S/A, Construtora Rabello S/A e Sociedade Brasileira de Engenharia e Comércio-Sobrenco S/A, que constituíram o Consórcio Construtor Guanabara Ltda. (CCGL) para a construção da ponte e acessos. A Empresa de Engenharia e Construção de Obras Especiais S/A (ECEX) vinculada ao DNER, supervisionou toda a construção da ponte. Após três anos, em 4 de março de 1974, o presidente Emílio Garrastazu Médici e o ministro dos transportes, Mário Andreazza, inauguravam a Ponte Rio - Niterói desfilando a bordo do Rolls Royce presidencial. Em seu discurso, Andreazza declarava: A ponte Presidente Costa e Silva, monumento a Revolução de 1964, projeção sobre o mar da grande rodovia litorânea, a BR-101, bem que simboliza, ainda em sua majestade, a decisão do povo brasileiro de vencer todos os obstáculos ao nosso pleno desenvolvimento econômico e social.

5 O pedágio foi cobrado desde a inauguração da ponte até janeiro de 1989, e de março de 1989 até agosto de 1990 ainda foi cobrado o selo pedágio, que os usuários da ponte adquiriam em agências dos correios e fixavam no pára-brisa dos veículos. A última obra de porte realizada pelo DNER na ponte Rio Niterói foi em 1992, com o recapeamento do vão central e de diversos outros trechos nos dois sentidos. Dados dimensionais da ponte Presidente Costa e Silva Extensão total m. Extensão total em estruturas m. Extensão sobre o mar m. Extensão em terra m. Extensão da estrutura metálica 848 m. Extensão do vão de concreto em terra 32 m. Extensão do vão de concreto no mar 80 m. Extensão do vão metálico central 300 m. Extensão dos vãos adjacentes 200 m. Largura total 26,6 m. Faixas de tráfego 2 pistas de 12,2 m com 3 faixas cada. Altura máxima 72 m acima do nível médio do mar. Luz máxima 60 m, no canal navegável. Longarinas: Acessos Rio 777 Acessos Niterói 365 Total Aduelas: Correntes 3000 De apoio 182 De articulação 68 Total Tubulações: Com estacas metálicas 199 Ar comprimido 462 Com equipamento Bade-Wirth 477 Total 1.138

6 Blocos de coroamento 103 Pilares duplos sobre o mar 103 Pilares em terra 247 Travessas 192 Aterro hidráulico m³ Dragagem m³ Terraplanagem m³ Fluxo diário de veículos em cada sentido. Velocidade máxima dos veículos 80 km/h Fato gerador da obra O Pavimento construído há 21 anos encontrava-se sobre a manutenção do DNER (Departamento de Estradas e Rodagem). Este órgão, devido à falta de recursos, partiu para o processo de concessão, a fim de proporcionar aos usuários maior conforto e segurança. Em julho de 1995 a empresa concessionária constituída pelo consórcio Andrade Gutierrez e Camargo Corrêa, começou a executar os serviços emergenciais, de forma que com a aprovação do DNER, órgão fiscalizador do sistema, pudesse dar início à cobrança do pedágio. Esta primeira intervenção foi prevista para durar 2 anos, até que se pudesse encontrar a solução definitiva. O pavimento encontrava-se muito deteriorado com o aspecto de couro-de-jacaré, apresentando trincas do tipo classe 3. A solução adotada para a recuperação do pavimento em caráter emergencial foi: - Fresagem de 4 a 5 cm do pavimento existente. - Pintura de ligação com uma emulsão do tipo RRC. - Revestimento de CBUQ com espessura de 4 a 5 cm. Observou-se nas rampas de ponte Rio - Niterói que, após 2 meses que a superfície do pavimento havia sido restaurada, já apresentava pequenas fissuras com a configuração de couro-de-jacaré, caracterizando uma reflexão de trincas. Solução proposta Foi proposta uma solução, com uma camada intermediária com geotêxtil Bidim, a fim de retardar o processo de propagação das trincas como segue:

7 - Fresagem de 4 a 5 cm do pavimento existente. - Primeira pintura de ligação com emulsão modificada RRC com SBR Látex. - Geotêxtil Bidim. - Segunda pintura de ligação com emulsão modificada RRC com SBR Látex. - Revestimento CBUQ com espessura de 4 a 5 cm. 4 DESCRIÇÃO TÉCNICA DA SOLUÇÃO PROPOSTA Reflexão das trincas O revestimento asfáltico com o tempo apresenta o surgimento de trincas, originadas por diversos fatores, tais como: - Fadiga. - Aplicação de cargas. - Condições pluviométricas, etc. Como medida de restauração, geralmente é feita a aplicação de uma nova capa asfáltica sobre o pavimento trincado. O problema é que a concentração de tensões na extremidade das trincas provoca a rápida reflexão das mesmas na nova capa asfáltica, reduzindo assim a vida útil do pavimento.

8 Trincas Pavimento Base Recapeamento convencional Rápida reflexão das trincas As tensões propagam rapidamente as trincas Figura 1 Processo de propagação das trincas. Geotêxtil Bidim como camada anti-propagação de trincas O fenômeno de retardamento da propagação de trincas ocorre, pois o geotêxtil + asfalto atua como uma camada de descontinuidade visco elástica. Esta membrana minimiza a intensidade de tensões sobre as trincas existentes no momento de solicitação de carga de roda. O efeito da redução de tensões ocorre provavelmente pela dessolidarização entre a camada trincada e a nova capa de rolamento, permitindo o livre movimento das bordas da trinca inferior, pelo redirecionamento da trinca

9 já existente passando esta a se propagar na horizontal, mediante um deslocamento localizado entre a capa de rolamento e o pavimento antigo em ambos os lados da trinca. Esse redirecionamento dissipa a intensidade das tensões subjacentes. Como forma uma membrana com boas características de impermeabilização, o geotêxtil impregnado com asfalto colabora com o aumento da vida útil do pavimento evitando a entrada de água em sua estrutura, mesmo que após certo número de solicitações, venham a aparecer trincas de fadiga no revestimento. Recapeamento BIDIM impregnado com asfalto Pavimento Trincado BIDIM retarda a propagação das trincas BIDIM impregnado com asfalto dissipa as tensões e impermeabiliza Figura 2 Desenho esquemático do geotêxtil Bidim na restauração do pavimento asfáltico.

10 5 SOLUÇÃO ADOTADA NA SEGUNDA INTERVENÇÃO A equipe técnica da concessionária da ponte Rio - Niterói decidiu experimentar a solução de restauração do pavimento flexível com geotêxtil nos trechos mais solicitados, onde se verificou o processo de propagação de trincas. Concluiu-se que esta solução, estudada e analisada, serviria para estudos da segunda etapa, momento em que será executada a solução definitiva. A solução definitiva deverá proporcionar aos usuários todo conforto e segurança com a menor quantidade de intervenções de manutenção. Escolha do trecho Escolheu-se um dos acessos a Ponte Rio-Niterói, especificamente a rampa N6, dividida em dois sub-trechos, com as referências PN6-3 e PN6-12, que estão relacionadas ao posicionamento dos postes de iluminação. Foi escolhida a rampa N3 como trecho para comparação. Esta rampa não foi restaurada com geotêxtil Bidim e apresenta características de trânsito e raio de curvatura da rampa N6. Características do trecho Rampa N6 Este trecho foi encontrado pela empresa concessionária em julho de 1995, quando iniciou seus trabalhos, em estado de grande deterioração, com trincas do tipo panelas. Processo da primeira restauração - Rampa N6 Em 08/12/1995 realizou-se a primeira restauração deste trecho com procedimento já descrito neste trabalho anteriormente, conforme ilustra a documentação fotográfica. 6 INSTALAÇÃO DO GEOTÊXTIL BIDIM NA SEGUNDA RESTAURAÇÃO Devido à emergência da execução da obra, que estava com os prazos muitos curtos, não foram feitos maiores estudos do tipo levantamento deflectométrico, que muito poderia ter auxiliado para uma previsão da vida útil do pavimento com mais precisão, ainda assim, a obra obedeceu aos procedimentos convencionais da aplicação de geotêxteis em obra de pavimentação, como se descreve a seguir:

11 1ª Fase - Fresagem Fresagem de 4 a 5 cm de espessura do pavimento existente 2ª Fase Limpeza da pista O material mais graúdo deixado pela fresadora foi removido com varredura mecânica que descarregava em um caminhão basculante. Em seguida foi removida a camada pulverulenta através de jato de ar comprimido, garantindo assim a perfeita aderência do geotêxtil sobre a superfície. 3ª Fase Primeira aplicação do ligante asfáltico Utilizou-se uma emulsão asfáltica do tipo modificada com polímeros SBR (Látex), com 50% de diluição. Para garantir a taxa estipulada de 1,2 l/m² de asfáltico residual (somando-se as duas pinturas de ligação), adotou-se para este primeiro banho, no sub-trecho PN6-3 da rampa N6 a taxa de 1,02 l/m² de emulsão e para o subtrecho PN6-12 a taxa de 0,81l/m². Adotou-se uma taxa menor para o trecho PN6-12 porque este se encontrava em uma rampa de inclinação bem acentuada, e assim evitou-se que a emulsão escorresse. Obteve-se a cura em 45 minutos, devido esta ter sido realizada durante a noite. 4ª Fase Aplicação do geotêxtil Bidim Após a cura da emulsão, aplicou-se o geotêxtil Bidim, com um processo manual onde uma equipe de 4 serventes, desenrolou a bobina sobre a superfície do pavimento sem nenhuma dificuldade. Foram utilizadas bobinas de Bidim RT-10 com 3,70 m e 4,30 m de largura, com sobreposição de 10 cm nas juntas das mantas, totalizando um consumo total de m² de geotêxtil, sendo 130 ml no sub-trecho PN6-3 e 120 ml no subtrecho PN ª Fase Rolagem do geotêxtil Bidim Esta operação é considerada muito importante para uma perfeita aderência do geotêxtil e seu adensamento pelo processo de expulsão de ar e ascensão do asfalto (impregnação). Devido à superfície ter sido fresada existia uma tendência do asfalto aplicado se deslocar para as regiões mais baixas das saliências da superfície. A compactação ajudou a fazer a redistribuição e uniformização. Esta compactação foi feita com um rolo de pneus tipo CP-27, com uma pressão de inflação de 40 lbf/in 2. A compactação também retirou as rugas deixadas na aplicação do geotêxtil. 6ª Fase Segunda aplicação do ligante asfáltico Para o segundo banho foram aplicadas as seguintes taxas de emulsão Sub-trecho PN6-3 Taxa 1,2 l/m² Sub-trecho PN6-12 Taxa 1,6 l/m²

12 7ª Fase Salgamento da superfície Fez-se um salgamento sobre a manta de geotêxtil impregnada com o objetivo de evitar a aderência do asfalto/geotêxtil nas rodas dos caminhões ou esteiras da vibro-acabadora. O salgamento foi feito com a própria mistura betuminosa, utilizando-se um servente com uma pá que espalhava uma pequena quantidade nas trilhas de rodas/esteiras. 8ª Fase Aplicação e compactação da mistura betuminosa Aplicou-se uma camada de 4 e 5 cm de concreto betuminoso usinado a quente. Foi feita a compactação da massa asfáltica com rolo liso e rolo de pneus dando o acabamento final e auxiliando na distribuição do asfalto pelo corpo do geotêxtil dando-lhe perfeitas condições de impregnação e impermeabilização. 9ª Fase Verificação da impregnação do geotêxtil Bidim Retirou-se 4 corpos-de-prova para verificação da impregnação da emulsão no geotêxtil. Observou-se que houve uma perfeita distribuição da emulsão e uma excelente compactação e aderência. 7 ACOMPANHAMENTO DO DESEMPENHO DO TRECHO O monitoramento consistirá de levantamentos periódicos das condições de superfície do pavimento e anotações de peculiaridades sobre o desempenho de cada sub-trecho, com as informações lançadas em relatório. O intervalo de tempo previsto entre o registro de acompanhamento para cadastramento dos defeitos de superfície será de 2 meses. Serão comparados os trechos da rampa N6 (com geotêxtil) com os da rampa N3 (sem geotêxtil). 8 CONCLUSÃO Adotou-se para a restauração da rampa N6, da ponte Presidente Costa e Silva (Ponte Rio-Niterói), uma solução de alta tecnologia, já utilizada em todos os países do primeiro mundo. Todos os cuidados foram tomados, obtendo-se uma perfeita aplicação por parte da empresa executora construtora Andrade Gutierrez, garantindo assim, um excelente resultado. A utilização do geotêxtil irá proporcionar conforto e segurança aos usuários, garantindo a empresa concessionária um pavimento de qualidade com uma vida útil prolongada reduzindo assim as intervenções de manutenção e conseqüentemente redução de custos.

13 9 AGRADECIMENTOS A solução técnica da restauração da rampa N6 da ponte Rio Niterói com geotêxtil Bidim só se tornou possível com a determinação e apoio da equipe técnica da concessionária, os Eng. Roberto Siriani (Diretor de construções), Eng. Francisco Mendes (Gerente de obras) e Eng. Nilton Velihotchi (Responsável pela pavimentação), sem os quais não seria possível a realização deste trabalho. Nossos agradecimentos especiais ao Eng. Alberto de Freitas, a toda sua equipe técnica e demais funcionários da empresa construtora Andrade Gutierrez, pela colaboração e profissionalismo demonstrado durante os trabalhos de implantação da solução adotada. 10 BIBLIOGRAFIA - Manual Técnico de Pavimentação do geotêxtil Bidim Atividade Bidim. - Plano básico para implantação e avaliação do trecho experimental Atividade Bidim. - Marques Fernandes Filho, S Restauração do pavimento da pista de pouso e decolagem 15/33 do Aeroporto Internacional do Rio de Janeiro (AIRJ) com a utilização do geotêxtil nãotecido. - Departamento de imprensa da concessionária da ponde Rio Niterói Histórico da ponte Presidente Costa e Silva. - Arquivo da ponte Rio Niterói 0736 Filme de vídeo da execução da obra restauração da rampa N6.

14 11 DOCUMENTAÇÃO FOTOGRÁFICA FOTO 1 Vista da superfície com todas as características de um processo de degradação por fadiga, primeira intervenção. FOTO 2 Superfície fresada com 4 a 5 cm de espessura, mostrando ainda as fissuras bem acentuadas.

15 FOTO 3 Limpeza da superfície fresada sendo preparada para receber a pintura de ligação. FOTO 4 Aplicação da pintura de ligação, com uma emulsão do tipo RRC.

16 FOTO 5 Aplicação da camada de revestimento de 4 a 5 cm de espessura de CBUQ (Concreto Betuminoso Usinado a quente). FOTO 6 Processo de acabamento das juntas junto com a compactação da massa asfáltica pelo rolo liso.

17 FOTO 7 Compactação da massa asfáltica pelo rolo de pneus dando o acabamento final da pista já restaurada. O pavimento apresentava trincas do tipo couro-de-jacaré, provenientes do processo de reflexão. FOTO 8 Rampa N6 trecho PN6-3. Data 29/05/96 5 meses após a 1ª restauração.

18 FOTO 9 Rampa N6 trecho PN6-12. Data 29/05/96 5 meses após a 1ª restauração. FOTO 10 Data 14/07/1996 Aspecto do pavimento fresado mostrando o grau de degradação que se encontrava o pavimento.

19 FOTO 11 Trincas do tipo couro-de-jacaré, provenientes de um processo de degradação por fadiga. FOTO 12 Limpeza da pista após a fresagem, varredura mecânica.

20 FOTO 13 Limpeza da pista com jato de ar comprimido para retirar o material pulverulento. FOTO 14 Primeira pintura de ligação.

21 FOTO 15 Instalação do geotêxtil Bidim RT-10. FOTO 16 Corte nas juntas do geotêxtil Bidim com uma faca deixando 10 cm de sobreposição.

22 FOTO 17 Compactação do geotêxtil com rolo de pneus. FOTO 18 Segunda pintura de ligação.

23 FOTO 19 Salgamento sobre o geotêxtil Bidim nas trilhas de roda. FOTO 20 Aplicação da mistura asfáltica.

24 FOTO 21 Compactação da mistura asfáltica pelo rolo liso. FOTO 22 Compactação da mistura asfáltica pelo rolo de pneus dando o acabamento final do pavimento.

25 FOTO 23 Vista da pista restaurada. Sub-trecho PN6-3. FOTO 24 Vista da pista restaurada. Sub-trecho PN6-12.

26 FOTO 25 Vista da rampa N6. Sub-trecho PN6-12. FOTO 26 Vista da rampa N6. Sub-trecho PN6-3.

27 FOTO 27 Local onde foram extraídos os corpos de prova, rampa N6. Sub-trecho PN6-3. FOTO 28 Local onde foram extraídos os corpos de prova. Rampa N6, Sub-trecho PN6-12.

28 FOTO 29 Foto dos corpos de prova, retirados em julho de 1996.