UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO DIRETORIA DE PESQUISA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO DIRETORIA DE PESQUISA PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA PIBIC : CNPq, CNPq/AF, UFPA, UFPA/AF, PIBIC/INTERIOR, PARD, PIAD, PIBIT, PADRC E FAPESPA Período: 09/2016 a 02/2017 ( x ) PARCIAL ( ) FINAL RELATÓRIO TÉCNICO - CIENTÍFICO IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO Título do Projeto de Pesquisa: Avaliação do grau de deterioração de pontes em concreto armado. Nome do Orientador: Luciana de Nazaré Pinheiro Cordeiro Titulação do Orientador: Doutor Faculdade: Faculdade de Engenharia Civil Instituto/Núcleo: Instituto de Tecnologia Laboratório: Laboratório de Engenharia Civil Título do Plano de Trabalho: Avaliação de manifestações patológicas em pontes de concreto armado: Estudo de caso Ponte do Sapucaia da BR-308. Nome do Bolsista : Michelle Cristina de Melo Cordeiro Tipo de Bolsa: ( ) PIBIC/ CNPq ( ) PIBIC/CNPq AF ( )PIBIC /CNPq- Cota do pesquisador ( ) PIBIC/UFPA ( ) PIBIC/UFPA AF ( ) PIBIC/ INTERIOR ( )PIBIC/PARD ( ) PIBIC/PADRC ( ) PIBIC/FAPESPA ( ) PIBIC/ PIAD ( X ) PIVIC/UFPA 1

2 INTRODUÇÃO As pontes são estruturas que são utilizadas desde da antiguidade para ultrapassar barreiras imposta pela natureza e até os dias atuais são altamente importantes para o desenvolvimento econômico e social pelo fato de serem de serem instrumentos que possibilita a movimentação de pessoas, veículos e serviços, principalmente no Brasil onde há predominância do modal rodoviário. O estado do Pará apresenta uma malha hidroviária muito densa, tornando-se mais dependente das pontes como intermédio para realização de um trajeto. Porém, muitas delas não há a realização de inspeções para a detecção de patologias incipientes, não sendo possível a realização de uma possível manutenção preventiva, por mais de serem essenciais e fundamentais no controle desse tipo de estruturas em concreto armado. E assim como qualquer estrutura, as pontes possuem vida útil e para não ocorra a redução desse seu período são necessárias ainda mais necessárias as manutenções. Deixando de lado a cultura da intervenção emergencial que é mais utilizada, pois elas ocorrem quando as Obra de Artes Especiais (OAEs) já se encontra em estado crítico. Segundo Helene (1992), as correções serão mais duráveis, mais efetivas, mais fáceis de executar e muito mais baratas quanto mais cedo forem executadas. A durabilidade do concreto está relacionada à capacidade de resistir a qualquer processo de deterioração. A deterioração do concreto pode ocorre por fatores internos, externos ou pela combinação dos fatores. Já as ações que levam ao surgimento podem ter origem química, física ou mecânica. Os processos de degradação nem sempre são visíveis, e podem alterar as funções previstas ou até mesmo ir além, com um colapso inesperado. O deterioramento precoce das construções podem acontecer por vários motivos, principalmente quando há problemas na utilização de materiais com baixa qualidade ou empregados de maneira errada, falta de manutenção e condições ambientais desfavoráveis, tornando a durabilidade mais crítica. A conscientização em considerar a vida útil nos projetos é bastante recente, surgindo por volta da década de 90, mas chegando no Brasil em meio de normas apenas no século XXI. Com os avanços dos estudos nessa área, hoje a durabilidade é um dos critérios importantes no desempenho das construções. Não apenas no contexto técnico e econômico, mas também na questão ambiental e de sustentabilidade. Foi objeto de estudo a Ponte do Sapucaia, que transpõe o Rio Caeté, por apresentar uma série de especificidades relevantes ao estudo das manifestações patológicas como: influência flúvio marítima, pois sazonalmente o rio Caeté recebe a água marinha advinda do oceano Atlântico; elevado tempo de construção, uma vez que data da década de 1950; alteração na funcionalidade de projeto, já que foi originalmente projetada como suporte à ferrovia da Estrada de Ferro de Bragança e hoje encontra-se incorporada a malha rodoviária; além das características próprias da região amazônica como grande variação diária de temperatura e elevada umidade. 2

3 JUSTIFICATIVA No estado do Pará, devido a sua geografia e alta concentração de hidrovias, há dezenas de pequenas pontes, as quais ligam inúmeras localidades, muitas vezes como único acesso rodoviário, oferecendo a estas a oportunidade de acesso a recursos necessários e de escoamento. Como é o caso da ponte em estudo, que se localiza na BR-308 localizada na zona urbana da cidade de Bragança, situada na região nordeste do Pará e que transpõe o Rio Caeté, responsável pelo acesso ao município de Augusto Corrêa. O meio ambiente é um dos principais agentes causadores de danos e patologias nas construções, de tal forma que um ambiente agressivo pode acelerar, ou mesmo, desencadear um processo patológico, introduzindo, pela porosidade e pela rede de capilares, gases e líquidos que contêm agentes químicos agressivos. Patologia é a área da engenharia que estuda os sintomas, os mecanismos de ocorrência, as causas e as origens dos defeitos das obras da construção civil, como falta de conformidade com qualquer das condições especificadas no projeto ou em condições preestabelecidas. Algumas patologias podem ser comprometedoras, cuja presença poderá oferecer riscos à sociedade e implica em prejuízos financeiros. No Brasil não é comum a presença da cultura de manutenção e inspeções preventivas das pontes, apenas quando está encontrasse em um estado crítico. Colocando em risco a vida das pessoas que utilizam a ponte como meio de travessia. Além de que quanto mais tardia o início de recuperação de manutenção de uma obra, torna-se os reparos mais caros e trabalhoso, através da lei de evolução dos custos, conhecida como lei dos 5 ou regra de Sitter, no qual os custos de intervenção crescem em função do tempo e em uma progressão geométrica de razão cinco. Segundo CAVET et al (2010), a verificação precisa e o controle de manifestações patológicas são de fundamental importância para garantir a vida útil e para que as OAE s foram projetadas. Deve-se salientar que é dever da engenharia despertar a atenção da sociedade civil para a necessidade cívica de planejar a manutenção e a reabilitação de todo patrimônio edificado, individualmente e coletivamente (Ripper, 2005). O estudo irá avaliar o estado de conservação da Ponte do Sapucaia, que possui porte médio e apresenta uma série de especificidades relevantes ao estudo das manifestações patológicas como: influência eflúvio marítima, pois sazonalmente o rio Caeté recebe a água marinha advinda do oceano Atlântico; elevado tempo de construção, uma vez que data da década de 1950; alteração na funcionalidade de projeto, já que foi originalmente projetada como suporte à ferrovia da Estrada de Ferro de Bragança e hoje encontra-se incorporada a malha rodoviária; além das particularidades da próprias da região amazônica como grande variação diária de temperatura e elevada umidade. Devido a essas características e ao presente estado que se encontra a ponte o Ministério Público Federal (MPF) ajuizou ação civil contra o Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte (Dnit) para que sejam feitas obras emergenciais sobre a estrutura e infraestruturas, ampliações e readequação do espaço para que posa haver ciclovias e passarela para pedestres. Visto que a mesma se encontra com a largura da época em que foi construída e não tem meio-fio, acostamento e sinalização vertical. OBJETIVOS O objetivo geral da pesquisa é avaliar o grau de deterioração de pontes em concreto armado. Como objetivo específico tem-se a comparação entre os métodos de inspeção para a avaliação da condição estrutural de pontes de concreto armado (Método DNIT x Modelo UFPR (EMEA, 2015)). E o diagnóstico e registro das manifestações patológicas que se fazem presente. 3

4 MATERIAIS E MÉTODOS Caracterização do objeto de estudo A ponte do Sapucaia que está sendo estudada encontra-se em estrutura de concreto armado, a qual está localizada próxima ao litoral atlântico nordeste do Estado do Pará. Conforme mostra a figura 1 Fonte: Google Earth Fonte: Fundação Educadora de comunicação Figura 1: a) localização e b) vista longitudinal da ponte Segundo a NBR 6118 (ABNT, 2014), pode-se considerar que o ambiente possui uma agressividade ambiental de classe III, possuindo agressividade forte, com grande risco de deterioração da estrutura. Pois apenas apesar de se tratar de uma ponte sobre o rio, o mesmo sobre influência do mar. Metodologia de Inspeção Primeiramente, realizou-se uma inspeção no local utilizando metodologias de verificação de OAEs. Fonte: DNIT Figura 2: modelo de ficha de inspeção utilizada Posteriormente, foram realizados ensaios de caráter não destrutivos, que buscam uma melhor quantificação dos danos, cita-se: 4

5 As vantagens do ensaio de esclerometria são que ele não provoca danos estruturais, pelo fato de não haver necessidade de retirada de corpo de prova, é rápido de ser executado (caso as superfícies já tenham sido preparadas) e sua operação é simples. Como principal desvantagem do ensaio é avaliado a dureza da superfície do concreto, a qual deve ser representativa de concreto em exame. Foram realizados 16 impactos afastados aproximadamente 4 cm uns dos outros, obtendo os indicies esclerométricos que foram transformados em resistências de compressão estimada, utilizando o ábaco disponível no aparelho. O ensaio é normatizado pela NBR 7584: Concreto endurecido - Avaliação da dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão - Método de ensaio. O teste de carbonatação analisa a elevada alcalinidade, obtida principalmente pela presença de hidróxido de cálcio, (Ca(OH)2), liberado das reações de hidratação pode ser reduzida com o tempo. Segundo HELENE (1986), essa redução ocorre, essencialmente, pela ação do gás carbônico (CO2) presente na atmosfera e outros gases ácidos, tais como SO2 e H2S. Esse processo, denominado carbonatação do concreto, e ocorre lentamente. A espessura de carbonatação na sua forma de avanço em direção ao aço, considerando os concretos armados e protendidos, pode ser considerado como uma frente de carbonatação. Esta frente pode ser visualizada mediante a um indicador químico apropriado como é a fenolftaleína que se torna incolor na zona carbonatável e toma uma cor vermelho-carmim na região que permanece alcalina (não carbonatada) (ANDRADE, 1992). Uma vez que a frente de carbonatação atinja a armadura, a passividade do aço é perdida e o mesmo poderá iniciar a corroer. RESULTADOS Resultados de inspeção visual As manifestações patológicas apresentaram-se abundantes em toda extensão da estrutura estudada, visualmente, os elementos estruturais mostravam-se deteriorados em sua maioria, indicando falta de manutenções preventivas e, ou, intervenções corretivas inoperantes. Nas figuras de 1 a 6 são mostradas as principais patologias claramente perceptível nas inserções visuais. 5

6 Figura 3: Ausência de armadura devido à corrosão e degaste superficial devido à cavitação no pilar a esquerda Figura 4 : Vista do tabuleiro com parapeito danificado e juntas de dilatação obstruídas Figura 5: Vista inferior do tabuleiro mostra sinais de oxidação de armaduras e de infiltração. Utilizando o critério de Inspeção em pontes de concreto armado do DNIT, pode-se classificar essa Obra de Arte Especial como uma obra problemática, onde postergar demais a recuperação da obra pode leva-la a um estado crítico, implicando também em sério comprometimento da vida útil da estrutura. Pois, há danos gerando significativa insuficiência estrutural, porém não há ainda, aparentemente, um risco de colapso da estrutura. 6

7 Resultados de ensaios não destrutivos Verificou-se que o nível de carbonatação foi relativamente baixo, pelo o que se esperava devido as condições visuais que a estrutura apresentava, como mostra as análises investigatórias realizadas in loco com aplicação da fenolftaleína, onde as peças de concreto ficaram na cor vermelho-carmim. Figura 6: Peças de concreto durante a aplicação da solução de fenolftaleína Através dos dados válidos, foi possível determinar a média do Índice Esclerométrico e consequentemente a resistência superficial do concreto representativa constituinte dos pilares da ponte, os resultados são mostrados na tabela abaixo. Tabela 1: Resistências adquiridas a partir dos índices da esclerometria Ponte Sapucaia Pilar 1 Pilar 2 G G G G G G G G G G G G G G G G

8 Ponte Sapucaia Pilar 1 Pilar 2 Gráfico 1: Tratamento dos dados PUBLICAÇÕES O resumo deste trabalho foi submetido ao XIII Congresso Latino-Americano de Patologias da Construções (CONPAT) e estar aguardando a resposta do avaliador. ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS NOS PRÓXIMOS MESES Nos próximos meses serão realizados os ensaios e analises que ainda faltam ser feitos como: o de detecção do cobrimento da armadura, no intuito de verificar a presença de armadura e com isso obter o cobrimento, a inspeção utilizando o modelo UFPR (EMEA, 2015), que consiste em uma adaptação do Método do Instituto ZAG da Eslovênia (COST 345, 2007) e a análise geral dos dados e fazer a comparação entre os métodos utilizados e quais deles traduzem mais fielmente as condições da ponte. CONCLUSÃO Os resultados preliminares mostraram que a ponte em estudo apresenta graves patologias que podem comprometer sua integridade, fazendo necessário mais breve possível uma intervenção principalmente em relação a sua estrutura. Ainda faltam mais dados de ensaios e vistorias para uma conclusão mais específica e acabada. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. DNIT 010/2004 PRO, NORMA. Inspeções em pontes e viadutos de concreto armado e protendido Procedimento. Rio de Janeiro, 2004a. 8

9 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7584: (2012) Concreto endurecido Avaliação da dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão.rio de Janeiro. RIPPER, T. Sistemas Especiais para Reforço de Estruturas de Betão - O futuro em perspectiva segura. Portugal, CAVET, D. G.; RODRIGUES, G. L.; JASINSKI, M. E. F.; NETTO, S. C. Análise de segurança e durabilidade em viadutos por meio de vistorias. Estudo de caso do viaduto colorado, Curitiba- PR. Curitiba, Trabalho de Conclusão de Pós-Graduação lato sensu - Instituto IDD. HELENE, Paulo R. L. Corrosão em Armaduras para Concreto Armado. São Paulo: PINI, 1986, 46 P. ANDRADE, M. C. P. Manual para diagnóstico de obras deterioradas por corrosão de armaduras. 1.ed. PINI. São Paulo,

10 DIFICULDADES Ausência de projetos A resposta que tivemos do DNIT foi que a ponte tinha sido federalizada e era para procurar essas informações na SETRAN antigo DEER. Da SETRAN obtivemos a resposta de que as informações foram perdidas com o processo de federalização. Os dados e histórico foram repassados para a união, porém os registros se perderam com o tempo e que a Setran está fazendo um mapeamento de todas as rodovias e pontes do estado e em breve um relatório completo será disponibilizado para a sociedade. Retirada do ensaio de potencial de corrosão O ensaio de potencial de corrosão seguindo os parâmetros da ASTM C (2013), com o intuito de verificar a possibilidade de corrosão das armaduras foi tirado pelo fato do equipamento está danificado. Modificação do método da ZAG Eslovênia O método da ZAG Eslovênia foi modificado pelo o modelo UFPR (EMEA - Escritório Modelo de Engenharia Civil da UFPR, 2015), desenvolvido pelo Escritório Modelo de Engenharia Civil, que consiste em uma adaptação do Método do Instituto ZAG da Eslovênia (COST 345, 2007) pela dificuldade em se encontrar metodologia de inspeção para se seguir. PARECER DO ORIENTADOR: Manifestação do orientador sobre o desenvolvimento das atividades do aluno e justificativa do pedido de renovação, se for o caso. DATA : 24/02/17 ASSINATURA DO ORIENTADOR Michelle Cristina de Melo Cordeiro Assinatura da Aluna INFORMAÇÕES ADICIONAIS: Em caso de aluno concluinte, informar o destino do mesmo após a graduação. Informar também em caso de alunos que seguem para pós-graduação, o nome do curso e da instituição. 10

11 FICHA DE AVALIAÇÃO DE RELATÓRIO DE BOLSA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA O AVALIADOR DEVE COMENTAR, DE FORMA RESUMIDA, OS SEGUINTES ASPECTOS DO RELATÓRIO : 1. O projeto vem se desenvolvendo segundo a proposta aprovada? Se ocorreram mudanças significativas, elas foram justificadas? 2. A metodologia está de acordo com o Plano de Trabalho? 3. Os resultados obtidos até o presente são relevantes e estão de acordo com os objetivos propostos? 4. O plano de atividades originou publicações com a participação do bolsista? Comentar sobre a qualidade e a quantidade da publicação. Caso não tenha sido gerada nenhuma, os resultados obtidos são recomendados para publicação? Em que tipo de veículo? 5. Comente outros aspectos que considera relevantes no relatório 6. Parecer Final: Aprovado ( ) Aprovado com restrições ( Reprovado ( ) ) (especificar se são mandatórias ou recomendações) 7. Qualidade do relatório apresentado: (nota 0 a 5) Atribuir conceito ao relatório do bolsista considerando a proposta de plano, o desenvolvimento das atividades, os resultados obtidos e a apresentação do relatório. Data : / /. Assinatura do(a) Avaliador(a) 11