CONSERVAÇÃO E REABILITAÇÃO DE OBRAS DE ARTE

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1 CONSERVAÇÃO E REABILITAÇÃO DE OBRAS DE ARTE V. PERDIGAO D. OLIVEIRA Eng.ª Civil Eng.º Civil vera.perdigao@brisa.pt daniel.oliveira@brisa.pt P. BARROS N. MARTINS BEG, SA BEG, SA pbarros@brisa.pt nuno.martins@brisa.pt R. RODRIGUES BEG, SA ricardo.jose.rodrigues@brisa.pt RESUMO A Gestão de Obras de Arte, envolve actividades de inspecção / monitorização em que a identificação das patologias e a análise das suas origens, possibilita a escolha e implementação das medidas de reabilitação adequadas para a sua eliminação, garantindo-se assim a qualidade quer em termos de segurança quer em termos de prolongamento de vida útil das obras de arte. 1. INTRODUÇÃO Neste artigo apresentam-se dados sobre os tipos de anomalias mais comuns e os principias tipos de intervenções executados em obras de arte da rede de auto-estradas concessionadas à BRISA, até O primeiro sistema de gestão de obras de arte foi adquirido pela BRISA em 1994, na altura com cerca de 862 obras de arte. Em 2001 é criado um departamento específico de gestão de obras de arte, cujo objectivo é a manutenção/conservação do parque de obras de arte da BRISA, na altura com cerca de 1340 Obras de arte. Com um parque de obras de arte em crescimento, a necessidade de gerir o parque existente e conhecer o estado actual de conservação de todas as obras de arte é essencial, para se identificar e calendarizar as necessidades de intervenção tendo em conta orçamentos disponíveis. A informação recolhida para a elaboração do presente artigo remonta até ao ano de 1998, ano a partir do qual se começaram a registar os diferentes tipos de intervenções realizados em obras de arte. Estas intervenções no entanto, nos primeiros anos de actividade deste departamento, cingiam-se particularmente a intervenções em equipamentos que afectavam a normal circulação nas Auto-estradas, como juntas de dilatação e reparações devido a danos provocados por acidentes de viação. No entanto, o contínuo crescimento da rede e do número de obras de arte, ditou a necessidade de actualizar e adaptar o sistema de gestão de obras de arte, tendo sido adquirido um novo sistema de gestão em 2004, numa altura em que a rede Brisa contava já com cerca de 1520 obras de arte. 1

2 O parque de obras de arte da rede BRISA conta actualmente com cerca de 1880 obras de arte. A avaliação do estado de conservação das obras de arte assenta num processo actualmente estabilizado, e que permite fundamentar as formas de actuação nas obras de arte e assim garantir a qualidade quer em termos de segurança quer em termos de prolongamento de vida útil das mesmas, cumprindo os Planos de Controle de Qualidade em vigor. Tratando-se maioritariamente de estruturas em betão armado com a idade máxima de 50 anos, apenas a partir de 2002 e consequência directa de campanhas de inspecção periódicas e programadas às obras de arte, se verificou/identificou a necessidade de começar a realizar acções de reabilitação nas Obras de Arte. Nestas inspecções, são avaliados os diversos componentes que constituem a obra de arte e finalmente a obra de arte no seu todo. Com base nesta avaliação são estabelecidas as prioridades de intervenção nas mesmas, face ao conjunto das obras de arte existentes. Neste documento faz-se uma breve descrição dos tipos de anomalias mais comuns nos diferentes tipos de obras de arte e dos tipos de intervenções mais frequentes nos últimos anos. 2. TIPOS DE ANOMALIAS MAIS COMUNS POR TIPOLOGIA DE OBRA DE ARTE 2.1 Estruturas de betão armado Passagens Superiores, Inferiores e viadutos Espessuras reduzidas do betão de recobrimento, betão de recobrimento mal vibrado levam à delaminação de betão e consequente exposição de armaduras. Figuras 1, 2 e 3 Recobrimento insuficiente e delaminação de betão devido a oxidação das armaduras Uma deficiente drenagem da zona do encontro poderá levar à acumulação de água na viga de estribo, com consequências directas no aparecimento de algumas anomalias como oxidação/corrosão dos elementos metálicos dos aparelhos de apoio, entre outros. A deterioração/envelhecimento dos materiais constituintes dos aparelhos de apoio, conduzem ainda à diminuição das condições de funcionamento dos mesmos. Figuras 4 e 5 Corrosão, fissuração e deformação do neoprene em aparelhos de apoio Outras situações, como curso anormal dos aparelhos de apoio móveis, deterioração e deslocamento das placas de teflon, são também anomalias que com o passar do tempo podem surgir e evoluir se não forem atempadamente tomadas medidas correctivas. Fendilhação horizontal em vigas do tabuleiro com origem em tensões geradas por reacções expansivas no betão, que se sobrepõem às tensões induzidas pelas cargas actuantes e deformações impostas. Estas reacções devem-se à utilização na composição do betão, de agregados reactivos (areias), que só são detectados com a realização de ensaios específicos. 2

3 Figuras 6 e 7 Fissuras horizontais devido a reacções expansivas no betão, aspecto da presença de produtos de reacção em carotes de betão Deficiências de execução associadas a recobrimento insuficiente e a utilização de betões de má qualidade, conduzem à delaminação de betão com queda de material, sendo um problema mais comum em Passagens Superiores. Figuras 8 e 9 Delaminação de betão devido a oxidação de armaduras As juntas de dilatação são elementos que pela sua localização na obra de arte são bastante vulneráveis e solicitados. Umas das principais anomalias que se verificam neste tipo de estrutura, função do tipo de junta instalada são a rotura dos módulos de continuidade associadas ou não à rotura das mesas de apoio e também a deterioração do bordos de transição. Figuras 10 e11 Juntas modulares - Destaque do material da banda de transição e desgaste dos módulos de continuidade Passagens Inferiores As anomalias mais frequentes na estrutura do tabuleiro da obra de arte, surgem na maior parte na sequência de embates de veículos nas vigas ou lajes destas estrutura, quer devido a gabarit reduzido, quer devido ao desrespeito pelos automobilistas da sinalização respeitante aos gabarits máximos permitidos. Figuras 12 e 13 Danos em lajes e vigas pré-fabricadas provocados por embate de veículos. 3

4 2.1.3 Passagens Agrícolas e Hidráulicas Pré-fabricadas As principais anomalias de uma maneira geral têm a ver com o processo construtivo, como sejam destaques de betão devido a pancadas durante o transporte e colocação e obra, deficiente acabamento das peças pré-fabricadas (betão segregado, recobrimento insuficiente de armaduras), fissuras com espaçamento regular quer nas paredes quer na laje de cobertura, que podem indiciar sub-dimensionamento para os esforços actuantes e betão esmagado na zona de ligação de aduelas, entre outros. Outras anomalias podem ainda surgir ao longo do tempo de exploração que resultam de factores externos à própria obra de arte, principalmente em estruturas executadas em aço corrugado, como os assentamentos do solo de fundação, compactação deficiente de solos adjacentes e deterioração das chapas. Figuras 14 e 15 Esmagamento de betão na zona de ligação entre aduelas e recobrimento insuficiente com exposição de armadura Figuras 16 e 17 Deformação da aduela metálica associada a fenómenos de assentamento do solo de fundação e corte local da chapa junto à base 2.2 Estruturas mistas Passagens Superiores e viadutos A utilização recente desta tipologia de obras de arte, prende-se essencialmente com a rapidez de execução e interferência mínima no tráfego das vias atravessadas. A utilização deste tipo de obras na rede BRISA iniciou-se em Uma vez que estas obras encontram-se ainda no período de garantia das respectivas empreitadas de construção, a problemática da conservação deste tipo de obras não será ainda abordada neste artigo. No entanto, foram já observados alguns problemas de corrosão, com origem quer na fase construtiva (colocação em obra embates), quer na fase ligada ao processo industrial, os quais estão em fase de avaliação para reparação / resolução. 3 TIPOS DE INTERVENÇÕES DE CONSERVAÇÃO As intervenções que têm sido executadas pela BRISA, surgem sempre na sequência de campanhas de inspecções periódicas e programadas às Obras de Arte. Nestas inspecções, as anomalias observadas são mapeadas e avaliadas. É com base nesta avaliação e na evolução dessas anomalias em campanhas de inspecção sucessivas que são estabelecidas as prioridades de intervenção com base no estado de conservação atribuído às obras de arte. 4

5 As intervenções realizadas nos últimos anos maioritariamente incidem apenas sobre alguns componentes e das obras de arte e que se traduzem em correcção de anomalias no betão e correcção de defeitos em aparelhos de apoio. As reabilitações gerais têm ocorrido em obras de arte com idade superior a 40 anos, devido à necessidade de adequação a novo regulamento sísmico ou evolução do estado de degradação da obra. As restantes intervenções, têm ocorrido essencialmente sobre componentes específicos das estruturas e excepcionalmente a intervenção cobre toda a obra de arte. Apesar da diversidade de trabalhos executados, a lista seguinte apresenta genericamente os trabalhos mais relevantes para o estudo em causa: Reforço de PH s com estrutura metálica; Reparação de cornijas; Reparação / substituição de juntas de dilatação; Reparações em tabuleiros; Reabilitações parciais (inclui reparação de zonas dos encontros, selagem e injecção de fissuras, reconversão de sistemas de drenagem); Reabilitação geral de estruturas; Reabilitação geral e reforço estrutural; Reparações em aparelhos de apoio e dispositivos anti-sísmicos. Consideramos existir dois tipos principais de intervenção: Na Figura 18 está representada a distribuição percentual dos diversos tipos de intervenção realizados em obras de arte (número de intervenções por obra de arte). PH reforço Reparação cornijas Juntas Dilatação Reparação tabuleiros Reabilitação parciais Reabilitação geral Reabilitação e reforço Ap. Apoio Figura 18 Distribuição dos tipos de reparações em obras de arte (número de intervenções por obra de arte) 4 ESTATÍSTICAS Foram analisados os principais tipos de reparação efectuados, os tipos de obra de arte que tem sido alvo de intervenções, elementos estruturais e não estruturais mais afectados e custos associados aos diferentes tipos de reparações. Realizou-se ainda a análise dos dados relativos às idades das obras de arte da rede da BRISA, por Autoestrada e a sua influência nas intervenções realizadas. No gráfico seguinte apresenta-se a distribuição percentual dos tipos de obras de toda a rede BRISA, que totalizam cerca de 1880 obras de arte. 5

6 Nº Obras de arte Nº Obras de arte V. Perdigão, D. Oliveira, P. Barros, N. Martins, R. Rodrigues, Conservação e reabilitação de obras de arte Figura 19 Gráfico relativo à distribuição percentual de tipos de obras de arte da rede BRISA de todas as auto-estradas em exploração A idade média das obras de arte da rede BRISA é de cerca de 13 anos. Este valor tem decrescido nos últimos anos e deve-se principalmente à construção e início de exploração de cerca de 120 km de troços de Auto-estradas na A10 e A13, que representam um acréscimo de cerca de 11 % ao número de obras de arte existentes (cerca de 180 Obras de Arte). Na figura 20 seguinte apresentam-se gráficos com o número e idades das obras de arte (Obras de Arte Correntes - OAC e Obras de Arte Especiais - OAE) por Auto-estrada. OAE - Idades A1 A2 A3 A4 A5 A6 A9 A10 A12 A13 A14 Auto-estrada >= <= OAC - Idades A1 A2 A3 A4 A5 A6 A9 A10 A12 A13 A14 Auto-estrada >= <=5 Figura 20 OAE e OAC número e idade das obras de arte por Auto-estrada. Na Figura 21 está representado o número total de obras de arte reparadas por auto-estrada nos últimos 15 anos. Verifica-se que os resultados apresentados estão em consonância com o gráfico da Figura 20 que resume a distribuição 6

7 das idades das obras de arte (OAC e OAE) por auto-estrada, isto é, em auto-estradas com obras de arte mais antigas foram alvo de um maior número de intervenções. Figura 21 Total de obras reparadas por Auto-estrada entre 1998 e 2013 No gráfico da Figura 22, apresenta-se o número de obras de arte (OAC e OAE) reparadas por ano por auto-estrada. Até 2008 a maior parte das intervenções ocorreram em juntas de dilatação. A partir desta data as intervenções nestes tipos de equipamentos estão a carga de outra empresa do Grupo Brisa, deixando de ser aqui contabilizadas. Figura 22 Distribuição do número de obras de arte reparadas por ano por Auto-estrada 5 CONCLUSÕES As principais conclusões deste estudo são: A identificação das necessidades de intervenção nas obras de arte são sequência dos resultados das inspecções periódicas e programadas às obras de arte onde são avaliadas as anomalias e estudadas as suas evoluções, com vista à determinação do seu estado actual de conservação e posterior estabelecimento das prioridades de intervenção; Apesar da variedade de intervenções verifica-se que um grande número de intervenções em obras de arte recai num elemento não estrutural juntas de dilatação. Para estas intervenções não é possível estabelecer um critério directamente relacionado com a idade das obras de arte, uma vez que se trata de um elemento muito solicitado; Verifica-se de uma maneira geral que os trabalhos de conservação descritos são consequência das seguintes situações: não cumprimento do projecto, situações de construção que não foram devidamente cuidadas, concepção deficiente, reparações pouco cuidadas executadas ainda no período de garantia da obra. Estas situações associadas à deterioração/envelhecimento dos materiais pode conduzir com maior ou menor rapidez a situações de degradação pontual ou global de estruturas; 7

8 As reabilitações gerais e reabilitações com reforços estruturais têm sido executados em obras (viadutos) com idade superior a 40 anos; Reparações exclusivamente em tabuleiros das obras de arte são quase sempre devido a causas extraordinárias (embate de veículos). Para que a gestão do parque de obras de arte da rede concessionada à BRISA possa ser realizada tendo sempre em vista a manutenção de um grau de qualidade das obras de arte com custos reduzidos/controlados, devem ser tidos em conta os seguintes pontos: A implementação de uma estratégia de conservação tem sempre custos iniciais crescentes até se atingir um estado de manutenção global que satisfaça os requisitos de conservação e exploração estipulados no contrato de concessão; Intervenções atempadas em anomalias de pequenas dimensões, mesmo que pontualmente mais caras, evitam a evolução dessa anomalia para um estado de maior degradação que levará a intervenções mais profundas e globalmente mais onerosas. Uma questão que se prende com a qualidade da construção tem a ver com zonas alvos de reparação. As mesmas deverão ser alvo de uma monitorização que permita aferir a qualidade do trabalho executado bem como o desempenho dos materiais empregues. Esta avaliação servirá para verificação da adequação de procedimento de aplicação e qualidade dos materiais empregues; Nos trabalhos de reparação alvo deste estudo, A BRISA tem fomentado através da aplicação de uma política de Inovação, a aplicação de novos produtos que surgem no mercado, com vista à correcção de anomalias associadas frequentemente a defeitos de construção em que os produtos existentes por vezes não são adequados, ou então a sua aplicação prova-se incorrecta com o passar do tempo, e cujo acompanhamento no tempo interessa acompanhar e avaliar; 6 REFERÊNCIAS Relatórios de inspecção da base de dados do sistema de gestão GOA Consulta do Histórico de Obras/Intervenções do sistema de Gestão GOA Manual de Procedimentos Inspecção de Obras de Arte Correntes.BEG 2014 Manual de Procedimentos Inspecção de Obras de Arte Especiais. BEG 2014 Perdigão, V Estudo Estatístico de Intervenções em obras de arte da Rede Brisa 8