Análise das manifestações patológicas verificadas na 4ª Ponte sobre o Rio Acre, Rio Branco - AC

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1 1 Análise das manifestações patológicas verificadas na 4ª Ponte sobre o Rio Acre, Rio Branco - AC Vinícius de Morais Silva vinnyrhoads@hotmail.com MBA Gerenciamento de Obras, Tecnologia e Qualidade da Construção Instituto de Pós-Graduação - IPOG Rio Branco, AC, 30 de abril de 2015 Resumo Pontes, conhecidas tecnicamente como obras-de-arte especiais, são frequentemente afetadas por diversas manifestações patológicas que comprometem a sua estrutura. Como são obras que requerem um alto investimento para sua realização, demanda também que sejam realizadas manutenções a fim de identificar essas patologias. Pelo fato de serem obras públicas, essas manutenções preventivas não são realizadas, o que leva ao surgimento ou agravamento de tais patologias. O objetivo desse trabalho é analisar as manifestações patológicas presentes, tais como corrosão de armaduras e fissurações, presença de umidade e eflorescências. O Rio Acre é um dos principais rios do Estado do Acre, onde separa o município de Rio Branco, capital do Estado, em 1º Distrito e 2º Distrito, sendo que essa ligação é realizada pela 4º Ponte, componente importante para o Complexo Viário Amadeo Barbosa, local este onde foram realizadas visitas in loco com a finalidade de serem identificadas as manifestações patológicas mais comuns nessa estrutura sendo que a análise dos dados foi baseada em pesquisas referentes ao assunto como artigos, livros, dissertações e monografias. Os resultados encontrados indicam que essas manifestações patológicas foram surgindo ao longo do tempo e que uma manutenção preventiva ou inspeção não foi realizada. Concluiu-se que as patologias encontradas na 4ª Ponte sobre o Rio Acre ainda estão em fase inicial, cabendo ainda uma manutenção corretiva para prolongar a vida útil dessa obra. Palavras-chave: Manifestações Patológicas, Ponte, Rio Acre, Manutenção. 1. Introdução A 4ª Ponte sobre o Rio Acre, como foi nomeada, faz parte do Complexo Viário Amadeo Barbosa, inaugurado no final do ano de 2010, tornando-se importante via estruturante do município de Rio Branco que tem como objetivo principal a melhoria do tráfego na região central da cidade e alternativa de rota para deslocamentos do 1º e 2º Distrito. Essa ponte possui 290 metros de extensão e 19,30 metros de largura podendo ser caracterizada como estrutura mista, executada com concreto protendido e estrutura metálica nos acessos as cabeceiras. Por ser uma obra do poder público o que chama a atenção é a falta de vistorias ou avaliações periódicas dessa estrutura, que deveriam identificar ou prever as manifestações patológicas que se desenvolvem ao longo do tempo. Essa falta de atenção dos órgãos competentes gera, muitas vezes, que estágios iniciais de patologias se agravem, podendo até diminuir a vida útil da estrutura. A conservação é justamente o aspecto bastante carente nessa ponte, onde normalmente o governo não tem verba para tal, ocasionando essa falta de manutenção preventiva.

2 2 Atualmente, os métodos construtivos tendem a se desenvolver cada vez mais devido ao aparato tecnológico à disposição no mercado da construção civil. Consequentemente, as estruturas de concreto deveriam ter desempenhos satisfatórios e serem mais duráveis. Porém, a partir da segunda metade do século XX, a indústria da construção civil começou a se confrontar com o aumento vertiginoso dos danos causados pela deterioração das estruturas de concreto e os enormes custos envolvidos para repará-las (ANDRADE E SILVA, 2005 apud FARRAPO, 2013:02). Souza (1998:04) explica com clareza um conceito ainda malcompreendido mesmo no meio técnico sobre a patologia das estruturas de concreto. Segue afirmando que: Ainda segundo Souza (1998:05): De acordo com Mendes (2010:02): Estruturas de concreto não são eternas, pois, com o passar do tempo, se deterioram e não alcançam sua vida útil se não são bem projetadas, executadas com esmero, utilizadas com critério e finalmente, submetidas a uma manutenção preventiva. Os países desenvolvidos já adotam a manutenção planejada: as estruturas, sobretudo das pontes, viadutos, passarelas, túneis e demais obras públicas, estão cadastradas e são submetidas a inspeções periódicas para correção criteriosa e oportuna de qualquer sinal de deterioração constatado, evitando assim que pequenos danos se tornem em grandes danos, cuja eliminação tardia é muito mais cara, ou, o que é pior, que venham a ocorrer acidentes com perdas mateiais e humanas, como não é raro acontecer. Pontes e viadutos são obras-de-arte especias que estão sujeitas à ação de diversas patologias da construção, em função do seu uso contínuo e da falta de programas preventivos de manutenção em grande parte dos casos. Essas construções constituem parte essencial de muitos sistemas viários em todo mundo e, no entanto, apresentam problemas de ordem estrutural que necessitam de solução emergencial (LOURENÇO, 2009:01). Atualmente, os materias mais utilizados na construção de pontes são os materiais metálicos (aço) e o concreto armado. Esses materiais passam por um processo de produção e beneficiamento industrial que geralmente inclui a adição de substancias tóxicas e não-biodegradáveis, o que fazem deles materiais potencialmente nocivos a um ecossistema fechado. A detecção precisa e o controle das patologias que afetam estas estruturas demandam de determinados procedimentos de inspeção e avaliação que dependem do tipo e do porte da construção. Além disso, devem ser estabelecidos procedimentos e métodos-padrão, no sentido de sistematizar as avaliações estruturais (MENDES, 2010:02). Sendo assim, neste trabalho em questão, haverá uma discussão sobre as manifestações patológicas mais presentes que a estrutura apresenta, adotando como base um referencial

3 3 teórico para uma melhor compreensão, e tendo como exemplo algumas imagens que retratam a atual condição da ponte em estudo. 2. Fundamentação teórica De acordo com Souza (1998:23): Ainda segundo Souza (1998:27): O surgimento de problemas patológicos em dada estrutura indica, em última instância e de maneira geral, a existência de uma ou mais falhas durante a execução de uma das etapas da construção, além de apontar para falhas também no sistema de controle de qualidade próprio a uma ou mais atividades. Os problemas patológicos ocasionados por manutenção inadequada, ou mesmo pela ausência total de manutenção, têm sua origem no desconhecimento técnico, na incompetência, no desleixo e em problemas econômicos. A falta de alocação de verbas para a manutenção pode vir a tornar-se fator responsável pelo surgimento de problemas estruturais de maior monte, implicando gastos significativos e, no limite, a própria demolição da estrutura Corrosão das armaduras Souza (1998:65) faz o seguinte apontamento: Logo, Farrapo (2013:02) cita que: Gentil (1987) refere que, de maneira geral, a corrosão poderá ser entendida como a deterioração de um material, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente, aliada ou não a esforços mecânicos. No caso das barras de aço imersas no meio concreto, a deterioração a que se refere a definição já citada é caracterizada pela destruição da película passivante existente ao redor de toda a superficie exterior das barras. Esta película é formada como resultado do impedimento da dissolução do ferro pela elevada alcalinidade da solução aquosa que existe no concreto. A alta alcalinidade do concreto é de modo geral em função da presença de hidróxido de cálcio, sendo esse composto resultado das reações de hidratação do cimento. Sendo assim, o ph permanece em valores entre 12,6 e 14. Nessa alcalinidade e em presença de uma determinada quantidade de oxigênio, a armadura fica coberta por uma fina camada de óxidos transparentes, deixando o aço em um estado de passivação (ANDRADE,1992 apud FARRAPO, 2013:02). Em qualquer caso o processo de corrosão do aço é eletroquímico, ou seja, dá-se pela geração de um potencial elétrico, na presença de um eletrólito no caso, a solução aquosa existente no concreto em contato com um condutor metálico, a própria barra de aço. A passagem de átomos de ferro à superfície aquosa, transformando-se em cátions ferro (Fe ++ ), com o consequente abandono da barra de aço à carga negativa, instalam a diferena de potencial. Desta forma, cria-se um efeito de pilha onde a corrosão instala-se pela geração de uma corrente elétrica dirigida do anodo

4 4 Ainda de acordo com Souza (1998:68): para o catodo, através da água, e do catodo para o anodo, através da diferença de potencial. No caso do concreto armado, as regiões de menor concentração de O 2 são as anódicas. Da combinação de cátion Fe ++ com os ânions (OH) - resulta o hidróxido ferroso, de cor amarelada, depositado no anodo; no catodo deposita-se o hidróxido férrico, de cor avermelhada. Estes dois produtos constituem a ferrugem, evidencia mais clara da corrosão do aço (SOUZA, 1998:66 e 67). A corrosão das armaduras é um processo que avança de sua periferia para o seu interior, havendo troca de seção de aço resistente por ferrugem. Este é o primeiro aspecto patológico da corrosão, ou seja, a diminuição de capacidade resistente da armadura, por diminuição da área de aço. Associada a esta troca, surgem, no entanto, outros mecanismos de degradação da estrutura. Um desses mecanismos é a desagregação da camada de concreto envolvente da armadura, onde Souza (1998:68) explica que tal fato acontece porque, ao oxidar-se, o ferro vai criando o óxido de ferro hidratado (Fe2O3 nh2o), que, para ocupar o seu espaço, exerce uma pressão sobre o mateial que confina da ordem de 15 Mpa, suficiente para fraturar o concreto. Segundo Farrapo (2013:03), esse fenômeno ocorre da seguinte forma: De acordo com o modelo proposto por Tuutti, o processo de corosão se divide em duas etapas: a iniciação e propagação. O período compreendido como iniciação, corresponde desde a construção da estrutura até o agente agressivo conseguir despassivar a armadura. Já na propagação, ocorre o processo corrosivo entre si até um grau inaceitável para a estabilidade da estrutura. Figura 1 Modelo de vida útil proposto por Tuutti (TUUTTI, 1987 apud CASCUDO, 1997 apud FARRAPO, 2013:03) Fonte: Adaptado de Farrapo (2013)

5 Umidade As umidades devido à infiltração de chuvas são as mais comuns. Farrapo (2013:04) ilustra dizendo que: Continuando, Farrapo (2013:04) afirma que: Verçosa (1991) apud Souza (2008) descreve que a umidade não é apenas uma causa de patologias, ela age também como um meio indispensável para que ocorra a maioria dos problemas deletérios em construções. Ela é fator essencial para o surgimento de eflorescências, ferrugens, mofos, bolores, perda de pinturas, e até causa de acidentes estruturais. A origem da umidade em construções é bastante variada, pois essa pode ser originária durante a fase de erguimento, de vazamento de redes hidráulicas, etc. Porém, é mais comum a umidade resultante de precipitação de chuvas, que pode ainda ser agravada por sistemas de impermeabilização precários (VERÇOSA, 1991 apud SOUZA, 2008). De acordo com o MANUAL DE RECUPERAÇÃO DE PONTES E VIADUTOS RODOVIÁRIOS, publicação IPR 744 (2010), eflorescência é: 2.3. Fissuração Souza (1998:57) explica que: Já Farrapo (2013:04) define que: A água pura da condensação da neblina ou do vapor d água e a água mole da chuva contém pouco ou nenhum íon de cálcio. Quando estas águas entram em contato com a pasta de cimento Portland, tendem a hidrolisar ou dissolver os produtos que contém cálcio. Tecnicamente, a hidrólise da pasta de cimento continua até que a maior parte do hidróxido de cálcio tenha sido retirada por lixiviação. Com isso, os constituintes cimentícios da pasta de cimento endurecida ficam susceptíveis à decomposição química. Esse processo, consequentemente, reflete em géis de sílica e alumina com pouca ou nenhuma resistência. Além da perda de resistência, a lixiviação do hidróxido de cálcio do concreto pode ser considerada indesejável por razões estéticas. Frequentemente, o produto lixiviado interage com o CO 2 presente no ar e forma uma crosta esbranquiçada de carbonato de cácio na superfície. O fenômeno é conhecido por eflorescência (Mehta e Monteiro, 2008). As fissuras podem ser consideradas como a manifestação patológica caractereisticas das estruturas de concreto, sendo mesmo o dano de ocorrência mais comum e aquele que, a par das deformações muito acentuadas, mais chama a atenção dos leigos, proprietários e usuários aí incluidos, para o fato de que algo de anormal está a acontecer. As fissuras são fendas que afetam a superfície do elemento estrutura

6 6 tornando-se um caminho rápido para a entrada de agentes agressivos para a armadura (SILVA, 2011). Esses processos deletérios são inevitáveis, pois o próprio concreto apresenta uma resistência à tração bastante reduzida, contribuindo consideravelmente para a ocorencia de tal fenômeno. As fissuras podem resultar das movimentações higroscópicas no interior do concreto, retração hidráulica, cargas excessivas atuantes, recalques diferenciais ocorridos na fundação da estrutura, pressões internas causadas por reações expansivas como corrosão de armaduras, reações álcali-agregado, ataque por sulfato, hidratação de óxidos da pasta de cimento e outras causas bastante raras e particulares. 3. Metodologia Para identificação do problema, procedemos com visitas in loco, onde foi realizada a inspeção visual prévia juntamente com o acervo fotográfico, para que fosse possível catalogar as manifestações patológicas com maior riqueza de detalhes posteriormente. 4. Resultado e discussões Como foi explanado, a 4ª Ponte sobre o Rio Acre apresenta grande importância para a cidade de Rio Branco. No entanto, as evidentes presenças de diversas manifestações patológicas nessa estrutura podem afetar negativamente o desempenho estrutural dela, necessitando de uma intervenção para que essa alcance o máximo de sua vida útil. Sem dúvida, o fenômeno deletério mais difundido na literatura é a corrosão das armaduras em concreto armado, justamente pelo fato desta ser relativamente comum. Na 4ª Ponte esse processo corrosivo já iniciou, pois identificamos alguns focos desta manifestação patológica encontrados em algumas partes da estrutura, como nos pilares e no caixão metálico onde foi realizada uma abertura para passagem de tubulação, que demonstra não ter sido prevista na fase de projeto, sendo realizada após conclusão da obra: Figura 2 Corrosão no pilar da ponte. Fonte: Acervo Pessoal (2014)

7 7 Figura 3 Corrosão no pilar da ponte. Fonte: Acervo Pessoal (2014) Figura 4 Corrosão ao redor do orifício que foi executado para passagem da tubulação. Fonte: Acervo Pessoal (2014) É perceptível que não houve um cuidado para realização desse orifício. Foi executado sem uma formatação adequada, sendo muito maior que o diâmetro da tubulação.

8 8 Figura 5 Corrosão ao redor do orifício e formato irregular da abertura. Fonte: Acervo Pessoal (2014) As principais reações deletérias no concreto ocorrem devido à presença de água ser indispensável para tal. Sendo assim, um ambiente úmido e possíveis infiltrações na estrutura aumentam expressivamente o perigo em relação à conservação da estrutura. Nessa ponte localizamos diversos pontos onde a presença de umidade, infiltrações e eflorescência eram elevadas, o que nos casos abaixo resultaram em manchas superficiais. Essa umidade pode contribuir de forma considerável para o início do processo corrosivo, como se pode constatar nas imagens abaixo: Figura 6 Umidade na laje superior causada por infiltração. Fonte: Acervo Pessoal (2014)

9 9 Figura 7 Infiltração e eflorescência na laje superior da ponte. Fonte: Acervo Pessoal (2014) Figura 8 Manchas de umidade, infiltração e eflorescência. Fonte: Acervo Pessoal (2014) Também foi verificada a situação das juntas de dilatação, que exercem papel muito importante, pois esta abertura é necessária e consiste em uma separação física entre as duas partes de uma estrutura, para que estas possam se movimentar sem transmitir esforços entre si. Toda ponte de grandes dimensões precisa deste tipo de abertura para acomodar a movimentação da estrutura em função das variações térmicas, evitando tensões indesejáveis, o que poderia ocasionar fissuras nessas regiões. Algo que chamou a atenção durante a inspeção foi o acentuado deslocamento da estrutura na região da junta de dilatação que separa o acesso metálico da ponte com o tabuleiro de concreto protendido. Verificamos aberturas superiores a 100 milímetros, algo que pode ter sido provocado por algum fenômeno patológico, como deslocamento ou esmagamento do aparelho de apoio, devendo ser melhor estudado para que não haja movimentações excessivas e restabeleça a condição original. As imagens abaixo ilustram o relato:

10 10 Figura 9 Abertura excessiva da junta de dilatação, superior a 100 milímetros. Fonte: Acervo Pessoal (2014) Figura 10 Abertura excessiva da junta de dilatação vista da pista de rolamento. Fonte: Acervo Pessoal (2014)

11 11 Figura 10 Abertura excessiva da junta de dilatação vista abaixo da ponte. Fonte: Acervo Pessoal (2014) Constatamos também que as janelas de inspeção de concreto por onde passam a rede elétrica de iluminação foram destruídas e alguns fios roubados, outros apenas danificados, o que ocasiona a falta de iluminação em grande parte do percurso na ponte. Essa situação é mostrada nas imagens a seguir: Figura 11 Furto dos fios da rede elétrica. Fonte: Acervo Pessoal (2014)

12 12 Figura 12 Placa das janelas de inspeção danificadas. Fonte: Acervo Pessoal (2014) Verificamos também a situação dos aparelhos de apoio, mas devido à dificuldade ao acesso a alguns deles, não pode ser contatada sua integridade. Porém, uma analise detalhada desses elementos devem ser realizadas para garantir seu bom funcionamento. Abaixo temos algumas imagens desses aparelhos: Figura 13 Condição do aparelho de apoio no encontro da ponte. Fonte: Acervo Pessoal (2014)

13 13 Figura 14 Aparelho de apoio no topo do pilar, local onde foi encontrado deslocamento da junta de dilatação. Fonte: Acervo Pessoal (2014) 5. Conclusão No decorrer desta análise das manifestações patológicas encontradas, podemos avaliar que seu surgimento é conseqüência da falta de manutenção preventiva e vistoria periódica. Mesmo essa ponte tendo quase 05 anos de existência, algumas ações deletérias estão em andamento e a presença de umidade agrava mais rapidamente a sua deterioração. Também temos que destacar que a corrosão da parte metálica da ponte foi causada pela forma como foi executada a passagem da tubulação naquela região. A falta de uma devida manutenção preventiva, sem dúvida, contribui consideravelmente para que a estrutura chegasse a esse estado inicial de desgaste, pois caso houvesse o devido cuidado, a maioria das manifestações patológicas presentes não estariam em processo de evolução. Sendo assim, conseguimos expor cada patologia que foi identificada, as corrosões das armaduras nos pilares e no orifício executado para passagem da tubulação, manchas de umidade causadas por infiltrações e eflorescências e destacamos que podem ocorrer processos de fissurações. Com essa análise das manifestações patológicas, podemos afirmar que não está sendo dada a importância da manutenção dessa estrutura, que é de fundamental importância, pois o tempo é um fator preponderante para o agravamento dessas manifestações. Utilizando referências bibliográficas relacionadas ao assunto extraídos diretamente da internet, traçamos a linha de raciocínio para explanação sobre os problemas analisados e assim caracterizar cada patologia encontrada. Tratamentos para controlar o processo corrosivo, impedir a infiltração de águas pluviais, além da reparação da junta de dilatação e do orifício na estrutura metálica constituem medidas necessárias para que a vida útil da 4ª Ponte sobre o Rio Acre seja prolongada.

14 14 Espera-se que esse trabalho ressalte a importância do planejamento e da abordagem criteriosa em um processo de avaliação de estruturas de obras-de-arte especiais, de modo a contribuir efetivamente para a manutenção e reabilitação das mesmas. Referências FARRAPO, M. A. F. Análise das manifestações patológicas apresentadas na ponte sobre o Rio Acaraú, Sobra - CE. João Pessoa - PB, Disponível no endereço eletronico: Acessado dia 04/11/2014. SOUZA, Vicente Custódio de, Patologia, recuperação e reforço de estruturas de concreto / Vicente Custódio Moreira de Souza e Thomaz Ripper. São Paulo: Pini, LOURENÇO, Líbia C. Parâmetros de avaliação de patologias em obras-de-arte especiais. Rio de Janeiro - RJ, Disponível no endereço eletronico: Acessado dia 04/11/2014. MENDES, Luiz Carlos. Pontes em concreto armado em meios de elevada agressividade ambiental. Córdoba - Argentina, Disponível no endereço eletronico: Acessado dia 04/11/2014. MANUAL DE RECUPERAÇÃO DE PONTES E VIADUTOS RODOVIÁRIOS. IPR PUBLICAÇÃO 744. Rio de Janeiro, Disponível no endereço eletronico: Acessado dia 24/04/2015.