REPARAÇÃO DA PONTE DA ARRÁBIDA SOBRE O RIO DOURO - PORTO

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1 REPARAÇÃO DA PONTE DA ARRÁBIDA SOBRE O RIO DOURO - PORTO Fernando FRIAS Engº. Civil TEIXEIRA DUARTE, S.A. Oeiras Rita MOURA Engª. Civil BELBETÕES, LDA Oeiras Júlio APPLETON Eng. Civil A2P CONSULT, LDA Lisboa SUMÁRIO Apresenta-se uma síntese da concepção e execução dos trabalhos de reabilitação da Ponte da Arrábida sobre o Rio Douro, no Porto. O propósito principal desta intervenção foi de reparar as zonas de betão deterioradas com argamassa de elevada resistência e retracção compensada e com micro-betão moldado e conferir à Obra de Arte uma protecção geral que consistiu num revestimento superficial através de uma pintura com tinta acrílica de base aquosa. Foi instalado um sistema de monitorização para avaliar a eficácia da reparação. As características desta Ponte impuseram um plano de segurança e meios de acesso especiais. 1. INTRODUÇÃO A presente comunicação tem por objectivo apresentar a abordagem aplicada à execução dos trabalhos de reparação e protecção da Ponte da Arrábida sobre o Rio Douro (Fig. 1) a qual envolveu a concepção e montagem de meios de acesso especiais e respectivas medidas de segurança 2. A INTERVENÇÃO 2.1 Reabilitação ao nível do tabuleiro Ao nível do tabuleiro, os trabalhos, foram executados em 3 fases tornando-se necessária a redução das vias de tráfego para vias de tráfego. Tal restrição causou sérias dificuldades ao tráfego rodoviário na entrada e saída da Cidade do Porto e justificou um esforço adicional de redução do prazo inicialmente previsto de 90 dias, para 66 dias, tendo sido criados para o efeito turnos para trabalho contínuo 24h por dia. Os trabalhos efectuados consistiram em:

2 Demolição e fresagem dos passeios e pavimentos existentes Impermeabilização das bermas e do tabuleiro e aplicação de um novo revestimento betuminoso Substituição das juntas de dilatação e reforço das suas ligações à estrutura do tabuleiro e do encontro Reformulação do sistema de drenagem Reabilitação estrutural Os trabalhos da reparação estrutural iniciaram-se com a actualização do levantamento e mapeamento das zonas a intervir, definindo-se para cada tipo de patologia a metodologia de reparação a adoptar. Na reparação das zonas delaminadas procedeu-se à remoção do betão delaminado e ao corte do betão envolvente da armadura. Após esta operação foi efectuada a limpeza das armaduras com escovilhão e a preparação da superfície do betão existente. Em seguida o betão removido foi substituído por uma argamassa de reparação de elevada resistência e com retracção compensada. Nas zonas com recobrimento reduzido procedeu-se ao seu aumento, tendo-se fixado em 2.5 cm o recobrimento mínimo por forma a minimizar as saliências nos elementos reparados. As armaduras que apresentavam uma perda de secção significativa superior a 1/3 da secção inicial, foram reforçadas com outras de secção equivalente e soldadas entre si. Nas zonas em que o betão se apresentava segregado, procedeu-se ao preenchimento de vazios com micro-betão, recorrendo a cofragem estanque. Utilizou-se igualmente microbetão nas zonas em que a reparação implicou a colocação de uma espessura de betão superior a 6 cm. O microbetão foi executado adicionando inertes tipo godo a uma argamassa pré-doseada tipo grout. O tratamento dos pontos de corrosão consistiu em remover o elemento causador da corrosão (pontas de armaduras, arames de atar, pregos, etc...) e o betão envolvente seguindo-se a limpeza da superfície e a reparação local através de uma argamassa de reparação de base cimentícia modificada com polímeros. As fendas com aberturas superiores a 0.3 mm foram injectadas com resina epoxídica. Para reparação dos pilares sobre o arco que apresentavam grande fendilhação nas secções de extremidade, foi eliminada a ligação de encastramento através da execução de uma junta com 2 x 2 cm² em 3/4 do perímetro da secção, preenchida com mastique de poliuretano. 3. ACESSIBILIDADES As características desta Ponte impuseram a concepção e execução dos seguintes meios de acesso especiais, que constituíram uma parte muito importante do custo da intervenção total. - Cimbres e andaimes para reparação e pintura dos encontros, pilares e pilastras, banzos inferiores do tabuleiro contíguos aos encontros, zona de fecho do arco e arranque do arco junto às nascenças. - Plataformas móveis para reparação e pintura das faces laterais e inferiores dos arcos e pintura integral dos seus contraventamentos.

3 - Estruturas móveis apoiados nos pilares e pilastras para reparação e pintura da parte inferior do tabuleiro - Elevadores e escadas de ligação entre as margens e a parte superior do tabuleiro, de apoio aos trabalhos de Reabilitação. - Pórtico de acesso às diversas frentes de trabalho ao nível do tabuleiro. 3.1 Cimbres e andaimes A diversificação de cimbres e andaimes utilizados, como sejam, cimbre ao solo nos viadutos, cimbre sob e sobre o arco e andaimes das pilastras e dos pilares, obrigou à escolha de um sistema de modulação amplo e de grande flexibilidade, permitindo a compatibilização dos seus componentes nas várias frentes da obra e facilitando as operações de movimentação, montagem e desmontagem, aumentando consideravelmente as condições de segurança. 3.2 Plataformas móveis de trabalho sob o arco Para a execução dos trabalhos de reparação e pintura nas faces inferiores e laterais dos arcos bem como nos seus contraventamentos foram estudadas duas soluções que basicamente consistiam em bailéus com diferentes mecanismos de suspensão. Influenciados pela experiência obtida na Ponte 25 de Abril com a adopção de bailéus suspensos por cabos de aço e tendo em consideração a sua instabilidade às acções do vento, optou-se por uma estrutura rígida apoiada sobre as consolas laterais do arco. Assim, foi concebida uma estrutura simples constituída por um elemento horizontal, cujo vão abrange a largura total da secção transversal do arco, o qual por sua vez é apoiado em duas treliças verticais equipadas no seu extremo superior com vagões munidos de duas rodas para a movimentação do conjunto (Fig. 2). A movimentação ao longo do arco, foi assegurada por meio de tirfor s de 3,6 ton de capacidade e respectivos cabos de aço, revelando-se um sistema extremamente simples e eficaz. Os 250 m de desenvolvimento do arco entre as prumadas das margens foram percorridos pelas duas plataformas em aproximadamente 125 avanços de 2 m para cada actividade. Por acréscimo aos cabos de aço dos tirfor s foram aplicados dois cabos de segurança que após a conclusão de cada movimentação foram devidamente amarrados e ajustados aos pilares mais próximos. Como sistema adicional de segurança, a estrutura era travada com quatro garras de fixação ao arco. Uma vez que o ângulo do intradorso do arco com a horizontal variava entre os 45 junto às nascenças e os 0 no fecho, foi necessário proceder ao ajuste vertical da treliça horizontal nos sucessivos avanços. 3.3 Cimbres móveis apoiados nos pilares e pilastras Esta estrutura móvel foi concebida especificamente para apoio à realização dos trabalhos de reabilitação da face inferior do Tabuleiro da Ponte da Arrábida. Sendo necessário garantir o acesso a 2/3 da área total do tabuleiro o equipamento tinha que abranger toda a sua largura com a mobilidade necessária para se deslocar ao longo de toda a ponte. Os elementos principais do sistema consistiram num conjunto de 6 vigas treliçadas longitudinais com aproximadamente 50 m de comprimento, que deslizavam sobre consolas fixadas aos pilares através de varões Dywidag pré-esforçados. As Consolas de fixação aos pilares foram um dos componentes essenciais de todo sistema, uma vez que o seu

4 funcionamento em segurança, dependia do rigor do seu posicionamento e aperto aos pilares. Sobre estas vigas principais movimentavam-se as plataformas de trabalho. Para não haver interferências com os quatro pilares de cada alinhamento, a Estrutura Móvel foi dividida em três conjuntos independentes que recolhiam aquando da passagem pelos pilares da ponte (Fig. 3). A movimentação dos equipamentos foi realizada com aparelhos tirfor s de 1.6ton de capacidade de carga. Utilizou-se o mesmo tipo de tirfor s para o avanço das Vigas Principais e para a movimentação das Plataformas. 3.4 Passagem entre pilastras No seu trajecto as vigas tiveram que passar o obstáculo constituído pelas travessas entre pilastras localizadas na transição entre os viadutos de acesso e a ponte sendo necessário criar pontos de apoio para as vigas longitudinais. Optou-se por executar uma travessa formada por dois alinhamentos de vigas trianguladas afastadas de 2.80m, e ligadas entre si por travamentos aos níveis das duas cordas. O apoio destas peças na zona das travessas foi efectuado com consolas metálicas fixas com varões pré-esforçados que atravessavam as paredes das pilastras. A passagem da estrutura móvel dos tramos do viaduto para a ponte envolveu uma sequência de complexas operações. 4. SEGURANÇA Foram adoptadas medidas especiais de prevenção e foram desenvolvidos rigorosos sistemas de controlo em vários domínios. 4.1 Plano de Segurança e Saúde (PSS) Devido às condições em que a obra se iria desenrolar, o planeamento dos trabalhos requereu uma análise de riscos bastante cuidada, tendo sido objecto de adaptações e melhoramentos em várias oportunidades e que se revelaram necessárias no sentido da sua melhor adequação aos meios e métodos de execução da obra que foram sendo adoptados. Dos elementos que o constituíram sublinhamos: Os manuais de Instrução da Plataforma Móvel do arco e das Estruturas Móveis do tabuleiro Mapas de análise risco / Procedimento de trabalho / Procedimentos de inspecção de trabalho / Fichas de verificação Check-Lists Nota divulgativa relativa aos equipamento de protecção individual contra quedas em altura Regulamento Interno sobre prevenção e controlo da taxa de Alcoolémia 4.2 Admissão de pessoal e subcontratação Todos os trabalhadores da Teixeira Duarte e dos Subempreiteiros, antes de iniciarem a sua actividade em obra foram sujeitos a exames médicos por Entidade Licenciada a exercer Medicina de Trabalho. O início da sua actividade era autorizado somente aos que estivessem aptos para as funções consignadas na obra. Cumprida esta condição eram solicitados os

5 restantes documentos consoante a sua nacionalidade, sendo que no caso de trabalhadores estrangeiros era exigido passaporte com visto de permanência ou residência em dia e contrato de trabalho assinados pelo trabalhador, pela entidade patronal e com carimbo de entrada no I.D.I.C.T. 4.3 Protecções Colectivas Sempre que tecnicamente constituíssem solução viável e eficaz foram adoptadas medidas de protecção colectiva. Estas medidas foram materializadas em: Plataformas de trabalho montadas sobre cimbres ao solo, arco e andaimes Estruturas móveis no tabuleiro e respectivas plataformas de trabalho Plataformas móveis no arco Colocação de PMB s tipo New Jersey para protecção das zonas de trabalho. No que concerne às plataformas de trabalho móveis no arco e no tabuleiro, foi feito um acompanhamento ao nível do projecto visando a redução/eliminação de potenciais riscos para melhoramento das condições de segurança. No respeitante às plataformas móveis do arco e não sendo claro que as mesmas pudessem ser consideradas plataformas suspensas, na duvida optou-se por requerer ao IDICT a respectiva autorização de utilização, cumprindo com o determinado na Lei. O projecto, fabrico e montagem destas estruturas foi objecto de verificação por uma entidade exterior, que acompanhou os ensaios de carga estáticos e dinâmicos regulamentares. Elaborou-se também um manual de utilização das plataformas, contemplando procedimentos de montagem, movimentação e desmontagem e diferentes tipos de verificações sistemáticas que passaremos de seguida a enumerar, obrigando ao preenchimento das respectivas checklists : Verificação diária antes do início dos trabalhos, movimentação e inspecção periódica Verificação para o ajuste vertical do bailéu do arco Lista de verificação antes do avanço das vigas principais do cimbre móvel Listas de verificação antes de subir e arrear o sistema do cimbre móvel Relativamente às condições atmosféricas, e tendo em conta que os manuais de utilização das plataformas condicionavam a utilização das mesmas para além de determinados valores de velocidade de vento, em cada plataforma do arco foi instalado um anemómetro munido de dispositivo de alerta visual e acústico. 4.4 Formação e informação Foram efectuadas acções de formação/informação junto dos trabalhadores, com ensinamentos de questões básicas relativas aos materiais e de segurança relativa aos riscos que a actividade comporta. 4.5 Organização de trabalho As operações de manuseamento das plataformas foram efectuadas por equipas fixas, devidamente enquadradas. Os trabalhos no arco foram programados para que as suas frentes se mantivessem desfasadas relativamente aos trabalhos a realizar na face inferior do tabuleiro, evitando que possíveis quedas de objectos e materiais não atingissem os trabalhadores a laborar

6 ao nível do arco. Foram estabelecidos sistemas de acesso para e através do arco, plataformas de acesso a zona inferior do tabuleiro e ao nível superior tabuleiro. 4.6 Protecções individuais Foi dado prioridade às protecções colectivas em relação às medidas de protecção individual, no entanto sempre que estas se revelavam inviáveis ou tecnicamente desaconselháveis ou mesmo como complemento das protecções colectivas, foi implementada a obrigatoriedade do uso de equipamentos de protecção individual fornecendo ao trabalhador o equipamento de protecção individual e garantindo a sua correcta utilização ministrando-lhes acções de formação e informação (Fig. 4). Foi estabelecido um sistema de controlo fixo na utilização adequada dos EPI s, através do operador do elevador que fazia parte da equipa de segurança: Outro sistema de controlo na utilização de EPI s, passava pelas acções inspectivas dos 3 técnicos de prevenção que a obra dispões em permanência e do seu pessoal de enquadramento. 4.7 Protecção a Terceiros A envolvência da obra, localizada sobre o rio Douro e marginais de Porto e Gaia, com os respectivos atravessamentos fluvial e rodoviário, conduziu à adopção das seguintes protecções de pessoas e bens: - Um canal de navegação para que a circulação marítima se fizesse sob a zona da ponte onde não decorriam trabalhos. Neste canal de navegação, variável com o desenrolar dos trabalhos, foi instalado de acordo com o preconizado pela autoridade marítima, um sistema de balizamento marítimo, bóias munidas de sistema de sinalização visual diurna e nocturna, e alvos para localização por radar. - Construção de túneis de protecção de queda de objectos e materiais em zonas de Circulação de Peões, Circulação Automóvel e Linha do Eléctrico e respectiva catenária (Fig. 5). - Tendo em conta a permanente passagem de peões quer ao nível do tabuleiro quer nos atravessamentos rodoviários sob o tabuleiro foram montadas vedações em todos os pontos que permitissem o acesso de estranhos à obra. O estado destas vedações era diariamente verificado pelo serviço de segurança da obra. - Foram adoptadas medidas preventivas quanto à existência e permanência do necessário equipamento e material de salvamento de afogamento, com permanente presença de pessoas com adequada formação, tendo sido promovidas as seguintes acções: Foi adquirida uma embarcação e admitido um marinheiro com larga experiência. Foram seleccionados 2 elementos com grande permanência na obra, a quem foi prestada a formação necessária, sendo portadores da carta de marinheiro. - Foi implementado em obra o regulamento interno sobre prevenção e controlo de alcoolismo aprovado pelo IDICT.

7 A adopção e implementação das medidas de prevenção em matéria de segurança representaram cerca de 11% dos custos totais da obra dos quais 5% aplicados em segurança com terceiros Cerca de 10% dos trabalhadores afectos à obra faziam parte do Serviço de Segurança da mesma. 5. SISTEMA DE CONTROLO DE QUALIDADE IMPLEMENTADO O Plano de Qualidade implementado, respondendo aos padrões de qualidade da Empresa, foi complementado de acordo com as especificidades da obra. Neste sentido, foram realizados planos de inspecção e ensaio para as principais actividades existentes na empreitada, os quais incidiram sobre: Reparações de betão (Betões, Argamassas, Resinas etc) Decapagem e Pintura de superfícies (Betão e metal) Impermeabilização e Pavimentação do tabuleiro Paralelamente, e tendo em consideração a execução de plataformas de trabalho específicas para a reparação do arco e da face inferior do tabuleiro foram realizados Planos de Inspecção e Ensaio aquando da sua fabricação, tendo em algumas situações, sido efectuados em obra ensaios para acompanhamento e controle das mesmas. O controlo de qualidade das plataformas de trabalho incidiu sobre os seguintes aspectos: Controlo por ensaios de tracção da qualidade dos varões DYWIDAG utilizados Controlo da qualidade de todos os materiais e acessórios empregues. Os ensaios realizados no âmbito da reparação de betão (Betões, Argamassas) consistiram em: Ensaio de aderência das argamassas ou microbetão ao betão da ponte Ensaios de absorção Ensaios de retracção Ensaio compressão uniaxial das argamassas de alta resistência Ensaio de penetração de CO 2 em argamassas Ensaio de difusão ao ião Cloreto Os ensaios de aderência aos 28 dias revelaram que se obtém uma tensão de aderência mais elevada na solução de microbetão (2.5 a 3.0 MPa) quando comparado com o valor obtido com as argamassas pré-doseadas (1.0 a 1.5 MPa). Os ensaios de retracção mostraram que as argamassas pré-doseadas apresentam, a longo prazo, elevada retracção, apenas sendo, no período inicial, essa retracção compensada. Os ensaios realizados no âmbito dos trabalhos de decapagem e pintura das superfícies de betão e metálicas foram: Ensaio de aderência (NP 1903) Medições de espessuras das pinturas aplicadas em betão e em superfícies metálicas (ISO 2808) Controlo de qualidade com medição de viscosidade e massa volúmica de todos os lotes de tinta fornecidos (NP 256, NP234) Ensaios de permeabilidade ao vapor de água, dióxido de carbono e cloretos

8 6. MONITORIZAÇÃO A avaliação contínua do comportamento da obra relativamente aos aspectos quer estruturais quer associados à deterioração implicou a elaboração de um plano de monitorização, observação e manutenção. O objectivo deste plano foi a observação de determinados parâmetros que fornecem indicações relativas a deficiências estruturais e à progressão dos mecanismos de deterioração, permitindo tomar decisões atempadas quanto ao tipo de medidas a implementar por forma a corrigir essas deficiências. Dado verificar-se que a corrosão de armaduras era o principal problema apresentado pela estrutura da ponte para a sua deterioração, foi este aspecto o principal objectivo do plano a implementar. Desta forma foi elaborado e implementado um sistema de monitorização da corrosão que permite a avaliação em tempo real de vários parâmetros caracterizadores do estado de corrosão da armadura da obra. O sistema consistiu em 16 conjuntos de sensores distribuídos por 4 secções na face inferior do tabuleiro, região que se mostrou ser a mais sensível ao processo de corrosão de armaduras, 2 junto ao fecho do arco e 2 junto às pilastras, sensores estes que transmitem informação para um sistema de aquisição e tratamento de dados. Em cada uma destas secções os 4 conjuntos de sensores instalados foram distribuídos por 2 zonas que foram objecto de reparação do betão e em 2 zonas que não foram sujeitas a qualquer reparação. 6.1 Zonas reparadas Nas zonas que foram objecto de reparação local pretende avaliar-se o comportamento e eficácia da obra de reparação ao longo do tempo. Os sensores instalados nestas zonas, são compostos, essencialmente, por eléctrodos cilíndricos do mesmo material (aço) de que são constituídas as armaduras. As sondas, juntamente com um eléctrodo de referência (Mn/MnO), estão montadas numa peça de resina epoxídica de tal modo que, uma vez instalados na obra, as superfícies dos eléctrodos fiquem em contacto electrolítico com o betão e localizados a duas profundidades (1,5 e 3 cm) na camada de recobrimento, paralelamente à superfície do betão. 6.2 Zonas não reparadas Nas zonas que não são objecto de reparação local mas serão objecto de protecção superficial por pintura pretende avaliar-se a eficácia do sistema de pintura como forma de controlar o teor de humidade no interior do betão e a penetração dos agentes agressivos. Nestas zonas, os sistemas de monitorização terão duas componentes; uma para medir resistividades e outra para medir temperaturas e humidades relativas no interior do betão. A sonda de resistividade, é constituída por um conjunto de 8 aneis de aço inox 316 L, separados por 8 aneis de borracha butílica, unidos interiormente por uma resina epoxídica. O sistema deverá ser excitado, por uma corrente alternada com uma diferença de potencial entre 10 V e 20 V e uma frequência entre os 200 e os 1000 Hz.

9 Os sensores de temperatura e humidade relativa foram montados no interior de um tubo cilíndrico de aço 316L de forma a criar uma câmara de ar entre o sensor e o meio a medir e selados por uma resina epoxidica. 6.3 Sistema de aquisição de dados O sistema de aquisição de dados adoptado consiste na utilização de placas de aquisição de dados/geração de formas de onda a instalar em PC s. Estas placas permitem analizar sinais eléctricos expressos em diferenças de potencial e intensidades de corrente e gerar sinais eléctricos em corrente alterna com as características próprias ao estímulo dos sensores de resistividade. Informações fornecidas pelo sistema de monitorização: O valor dos parâmetros que influem no processo de corrosão, nomeadamente a resistividade, teor de humidade e temperatura do betão ao nível das armaduras. Evolução da penetração e teor de cloretos em relação ao teor crítico Evolução da profundidade de carbonatação O estado das armaduras relativamente ao processo de corrosão (passivação ou despassivação). 7. Vistas Gerais da Obra durante a Execução dos Trabalhos Nas fotos seguintes apresentam-se vistas gerais da obra durante a execução dos trabalhos, em que é possível ver zonas da obra já reparadas em contraste com as não reparadas e os meios de acesso e de protecção utilizados: