Reabilitação e Reforço de Obras de Arte Experiência da EP. Tiago Rodrigues, Dep. Obras Arte Monte da Caparica, 12 Nov. 2012

Transcrição

1 Reabilitação e Reforço de Obras de Arte Experiência da EP Tiago Rodrigues, Dep. Obras Arte Monte da Caparica, 12 Nov. 2012

2 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).

3 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;

4 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.

5 Património Distribuição por tipo das obras de arte da EP (a 15 de Maio de 2012) Outras Passagem Agrícola Passagem de Peões Passagem Hidráulica Passagem Inferior Passagem Superior 9 Ponte Túnel Viaduto

6 Património Dimensão das obras de arte da EP (a 15 de Maio de 2012) <10m [10;50[ [50;100[ [100;500[ >500 55% 29% 1% 6% 9%

7 Património Tipo de Material das obras de arte da EP (a 15 de Maio de 2012) 4% 3% Betão Armado 19% 40% Alvenaria Betão Pré-esforçado Estruturas Tubulares Metálicas (tipo ARMCO) 34% Estruturas Metálicas e Mistas (Aço/Betão)

8 Exemplos de Intervenções Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres Ponte de Santa Margarida do Sado Ponte de Mosteirô

9 Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres Descrição Geral Via superior - E.N. 122 Localização - Mértola Data da construção 1861 Data do alargamento Comprimento total m Largura total do tabuleiro - 10,90m

10 Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres Solução Estrutural 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

11 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

12 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

13 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; Fissuração longitudinal e manchas de infiltrações nas abóbadas dos arcos; Erosão dos tijolos e destacamento do reboco; Delaminação do betão do tabuleiro com armaduras corroídas e expostas;

14 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;

15 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;

16 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;

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45 Exemplos de Intervenções Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres Ponte de Santa Margarida do Sado Ponte de Mosteirô

46 Ponte de Santa Margarida do Sado Descrição Geral Via superior - E.N. 259 Localização Grândola Data da construção 1938 Comprimento total m Número de vãos 2 (50m cada) Largura total do tabuleiro - 8,40m Projecto Eng.º Ferrugento Gonçalves (JAE)

47 Ponte de Santa Margarida do Sado Solução Estrutural Superestrutura em tramos metálicos simplesmente apoiados Vigas principais do tipo Pratt constituídas por perfis compostos realizados com chapas rebitadas Pilar e encontros em cantaria de cálcário Tabuleiro inferior em B.A. apoiado numa grelha de vigas metálicas

48 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

49 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; Não é possível apresentar Não é possível esta imagem apresentar de momento. esta imagem de momento. Deterioração significativa da laje do tabuleiro, com corrosão de armaduras na face inferior; Corrosão significativa das cantoneiras da base das guardas e de ligação do passeio à laje, dos perfis UNP e chapas dos passeios; Elevado desgaste do pavimento;

50 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;

51 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;

52 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;

53 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;

54 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;

55 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;

56 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;

57 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;

58 Ponte de Santa Margarida do Sado Aspecto Final da Intervenção

59 Exemplos de Intervenções Ponte sobre a Ribeira de Terges e Cobres Ponte de Santa Margarida do Sado Ponte de Mosteirô

60 Ponte de Mosteirô Descrição Geral Via superior - E.N. 211 Localização Baião Data da construção 1973 Comprimento total m Número de vãos 3 Largura total do tabuleiro 9,00m Projecto Prof. Edgar Cardoso

61 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;

62 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;

63 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;

64 Ponte de Mosteirô Reabilitação e Reforço nos Anos 90 Procedeu-se também ao reforço da ligação, com a colocação de 4 cabos préesforçados 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;

65 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

66 Ponte de Mosteirô Principais anomalias detectadas Fissuração da laje inferior da viga caixão do tabuleiro no meio vão principal da obra; Fissuração transversal nos elementos estruturais diagonais da superestrutura que se encontram traccionados, com oxidação; Deslocamento transversal dos eixos dos aparelhos de apoio; Degradação das zonas de ancoragem dos cabos de pré-esforço verticais na carlinga do tabuleiro junto aos encontros;

67 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;

68 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, reduzindose assim a rigidez global da estrutura.

69 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;

70 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;

71 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);

72 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;

73 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;

74 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;

75 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;

76 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;

77 Ponte de Mosteirô Aspecto Final da Intervenção

78 Obrigado pela sua atenção