Passagem Superior Rodoviária Erros de construção e soluções de reparação

O Projecto

Na sequência da supressão de uma passagem de nível existente ao km 25.995 da Linha do Douro, inserida no troço entre Valongo e Cete, foi posta a concurso a execução de uma passagem superior rodoviária ao km 26,177.

A solução de projecto era constituída por uma estrutura em betão armado pré-esforçado, tipo laje com duas nervuras, ligadas monolíticamente a pilares de secção rectângular de três tramos, apoiada nos encontros através de aparelhos de apoio em neoprene cintado, (figura 2.67).

Figura 2.67 - Projecto inicial

A empresa responsável pela sua construção apresentou proposta de projecto variante, em solução pré-fabricada pesada. Esta solução previa um tabuleiro apoiada em pilares, que submetida à aprovação da entidade gestora da infra-estrutura ferroviária, impôs algumas alterações, que foram no sentido de garantir a segurança da estrutura ao impacto de um comboio, no caso de um descarrilamento.

Deste modo, na solução aprovada, os pilares constituíam um conjunto monolítico, com as sapatas e a viga de encabeçamento, tendo os pilares sido dimensionados para a acção de acidente correspondente ao choque.

A Construção

No decorrer da execução da obra, o projectista da solução variante, em visita de rotina, detectou diferenças entre o que estava a ser executado e o projecto, a saber:

Nos Encontros

- As carlingas tinham sido betonadas contra as pré – lajes do muro de testa, tendo sido eliminada a junta que estava prevista entre a carlinga e esse muro;

- As carlingas foram betonadas contra a face superior da viga de encabeçamento do encontro sem espaço entre a face inferior da carlinga e a face superior da viga de encabeçamento do encontro;

Nos Pilares

- As carlingas dos apoios intermédios (pilares) foram betonadas contra as respectivas vigas de encabeçamento

- Existia um “painel de corticite” entre as carlingas intermédias, não tendo contudo sido possível confirmar se o mesmo acompanhava toda altura das carlingas;

- As carlingas não passam para o exterior das longarinas, embora estas últimas apresentem furação para a passagem da armadura longitudinal da carlinga.

Para resolução destas anomalias o projectista propunha duas soluções alternativas, a demolição das carlingas ou o estabelecimento de continuidade do tabuleiro com os encontros e pilares, aumentando a armadura negativa sobre os apoios centrais, retirando as pré - lajes duplas previstas para as vigas de testa e execução das novas vigas de testa afastadas 5 cm, em cada um dos encontros para permitir a dilatação do tabuleiro.

Na sequência da adopção da segunda solução, a obra de arte foi concluída em Março de 2002, sem contudo terem sido executados os acessos, da responsabilidade da autarquia, pelo que a obra

não foi colocada em serviço. O facto de não terem sido realizados os acessos contribuiu para a rápida alteração e degradação dos cofres dos aterros e dos próprios taludes.

As Inspecções

Decorridos cerca de 15 meses, em Julho de 2003, numa vistoria de rotina foram detectadas diversas anomalias na obra de arte, que embora sem acessos era utilizada por camiões, pelo que numa primeira fase foram instaladas peças pré-fabricadas de grande porte, para impedir o acesso de viaturas a esta estrutura.

Em Novembro de 2003, foi realizada por um especialista e projectista com larga experiência (Reis, Beirão, 2004) uma inspecção de carácter genérico e sumário, para detectar eventuais deficiências que pudessem pôr em causa a segurança da circulação ferroviária, tendo sido elaborado um relatório preliminar, que concluiu pela existência de diversos defeitos mas, que não punham em causa a sua resistência e estabilidade.

Tendo sido proposto a realização de inspecções mais minuciosas, estas foram levadas a efeito pelo,

Eng.º Beirão Reis, tendo sido realizadas três inspecções, em Fevereiro de 2004, a segunda das quais foi efectuada em período nocturno de interdição de circulação e corte de tensão, com utilização de um veículo ferroviário, “dresine” com plataforma elevatória.

As Deficiências de Construção

Foi adoptada uma classificação que estabelece dois tipos de deficiências de construção (Reis, Beirão, 2004):

Tipo 1 – Deficiências causadas pelo incumprimento dos pormenores de projecto e que são impossíveis de reparar ou reverter.

Pode ser possível tomar medidas para diminuir os seus efeitos negativos ou aplicar soluções alternativas às previstas no projecto que foram deficientemente construídas, desde que sejam compatíveis com o existente.

Tipo 2 – Deficiências causadas por má execução dos trabalhos, as quais na generalidade podem ser reparadas.

Deficiências Tipo 1

1 - Falta das juntas de dilatação, previstas em projecto, entre o tabuleiro e as estruturas de apoio, ou seja entre o tabuleiro e os encontros e entre o tabuleiro e os pilares intermédios (figuras 2.68 e 2.69).

Figura 2.68 - Encontro em cofre.Falta de juntas

de dilatação Figura 2.69 - Encontro Perdido. Falta de juntas de dilatação

Estas anomalias foram devidas à betonagem das carlingas directamente contra o coroamento das “vigas de encabeçamento”, encontros e pilares intermédios, sem a interposição prévia de qualquer material separador (corticite ou semelhante), que fizesse a protecção dos aparelhos de apoio, que estavam instalados sobre essas vigas de coroamento (figura 2.70).

2 - Roturas das ligações dos “passeios” aos “muros de avenida” do “encontro em cofre”, devida à não aplicação das armaduras de ligação previstas no projecto. Esta anomalia provocou o abatimento, deslocação e fracturação múltipla dos passeios (figuras 2.71 e 2.72).

Figura 2.71 - Rotura das ligações do passeio ao muro avenida

Figura 2.72 - Fracturação dos passeios

Deficiências Tipo 2

1 – Fractura no banzo inferior de uma “viga longarina” do tabuleiro, do lado do “encontro perdido” com destacamento de betão (figura 2.73);

2 – Fissuras, em diversos pontos, nas paredes do “encontro em cofre” (figuras 2.74 e 2.75) ;

Figura 2.74 - Fissuras e mau acabamento do betão

(Encontro em cofre) Figura 2.75 - Fissura (Encontro em cofre)

3 – Aterros no interior do “encontro perdido”, desagregados e arrastados pelas águas pluviais, não dando continuidade e deixando em falso o passeio do lado nascente (figuras 2.76 e 2.77);

Figura 2.76 - Passeio em falso, por falta de aterro no

encontro perdido Figura 2.77 – Falta de aterro no encontro perdido

4 – Aterros no interior do “encontro em cofre” com assentamentos elevados, retirando apoio aos passeios;

Figura 2.78 – Rotação do passeio relativamente ao muro avenida

5 – Passeios, (figura 2.78), sobre o “encontro em cofre” abatidos, deslocados lateralmente e rodados em relação aos “muros de avenida”, com diversas fracturas em diagonal, ao longo do seu comprimento. Situação que é consequência da rotura da ligação aos “muros de avenida” e de assentamento dos aterros que lhes poderiam ainda dar apoio;

6 – Fixação do “Guarda - corpos” às vigas de bordadura, pelo lado do passeio, ao longo do muro de avenida, do lado poente do “encontro em cofre”, não garantindo a necessária solidez (figura 2.79);

Figura 2.79 - Parafusos de fixação da chapa do guarda corpos em junta

7 – Taludes nos encontros mal executados e mal regularizados, com pendentes mal definidas ou excessivas, com reduzida estabilidade, permitindo que detritos erodidos ou arrastados pelas águas pluviais atinjam a plataforma da via férrea (figura 2.80);

Figura 2.80 - Erosão do talude do Encontro em cofre

8 – “Caleiras de drenagem” das águas pluviais abatidas, deslocadas ou partidas, em consequência da deficiente execução dos aterros e da falta de fundação capaz (figuras 2.81 e 2.82);

Figura 2.81 – Falta de Caleiras de drenagem Figura 2.82 - Caleiras de drenagem deslocadas ou partidas

9 – “Betonilhas esquarteladas” de acabamento dos passeios em mau estado, com fissuras e destacamentos de argamassas;

10 – “Betão aparente” de muito má qualidade, com superfícies mal acabadas, com buracos e arestas quebradas, nomeadamente nas “carlingas” do tabuleiro e nos “acrotérios”. Existência de

diversas peças de betão pré-fabricadas, com irregularidades por corrigir e furações por colmatar e disfarçar, nomeadamente em muros e vigas de bordadura (figuras 2.83 e 2.84).

Figura 2.83 - Betão aparente no encontro com

irregularidades Figura 2.84 – Betão aparente no tabuleiro com irregularidades

A Correcção das Deficiências de Construção Deficiências do tipo 1

Juntas de dilatação

- Segundo o REBAP, (artigos 31º e 32º) as estruturas de betão armado, devem ter juntas de dilatação, afastadas em planta não mais de 30 m, quando se pretende não ter em consideração, na análise da estabilidade dessa estrutura os efeitos conjugados das acções das “variações uniformes de temperatura” e da “retracção do betão” na sua conjugação mais desfavorável.

A conjugação mais desfavorável destas acções ocorrerá no Inverno após a conclusão do processo da retracção, com um valor de ( - 15 º C)

Dado que o valor da variação da temperatura é metade do valor teórico, é perfeitamente justificável que a distância máxima entre juntas de dilatação possa ser o dobro de 30 m, ou seja 60 m.

Como o comprimento total deste tabuleiro não ultrapassa os 38 m, conclui-se que não existem efeitos gravosos para as estruturas desta obra, decorrentes da falta de juntas de dilatação.

Nas inspecções efectuadas, ocorridas mais de dois anos após a betonagem do tabuleiro, não são visíveis sinais que demonstrem que a falta das juntas de dilatação tenham ocasionado roturas, fragilizações ou deteriorações da obra de arte.

As ligações das carlingas às vigas de encabeçamento é realizada por ferrolhos em aço. Estes ferrolhos vêm previamente embebidos no betão das vigas de encabeçamento, encontram-se soltos no interior de tubos de diâmetro folgado, em todos os apoios, com excepção do apoio sobre o muro de testa do encontro perdido, em que estão envolvidos e fixados pelo betão da carlinga. Há, portanto, aderência, sem continuidade estrutural, entre o betão das carlingas e o betão das vigas de encabeçamento.

As ligações das vigas de encabeçamento aos apoios é também materializada por ferrolhos em aço, que vindos previamente embebidos no betão dos apoios, encontram-se fixados em furações tubulares, previamente deixadas nas vigas de encabeçamento, posteriormente preenchidas, após a colocação destas, com argamassa de alta resistência.

Dado que os apoios do tabuleiro, tanto nos muros como nos pilares estão dotados de armaduras longitudinais bastante superiores aos referidos ferrolhos, é razoável admitir que os esforços horizontais que possam surgir nos extremos superiores dos apoios devido às variações de comprimento em consequência das acções das “variações uniformes de temperatura” e “retracção do betão”, se diluam pela ligeira rotação, das vigas de encabeçamento, permitida pelos ferrolhos.

Este fenómeno designado por “efeito pendular nas ligações do tabuleiro aos apoios” tem um efeito dissipador nos esforços, sendo benéfico para os apoios do tabuleiro.

Foi deste modo concluído que a inexistência de juntas de dilatação entre o tabuleiro e as estruturas de apoio, que estavam previstas em projecto não tem consequências que possam pôr em risco a estabilidade da obra de arte, pelo que não foram adoptadas medidas específicas.

Rotura das ligações dos passeios aos muros de avenida

Os passeios devem ser integralmente demolidos, reconstruídos em betão armado e dotados de maciços de fundação nos extremos adjacentes às abas dos muros de avenida. Os passeios devem

ser ligados aos muros de avenida através da inclusão de armaduras de ligação que vão rodear os varões das armaduras destes muros, que devem ser colocadas a descoberto, por picagem do betão.

Deficiências do tipo 2

Fractura numa viga longarina e fissuras em paredes

Quer a fractura existente na banzo inferior de uma viga longarina do tabuleiro, quer as diversas fissuras existentes nas paredes do encontro em cofre devem ser tratadas e colmatadas por meio de injecções de “resina epoxy”.

Aterros no Encontro Perdido e no Encontro em Cofre

Os aterros no interior dos dois encontros deverão ser convenientemente refeitos. No caso do encontro perdido, deve ser dada a necessária continuidade ao passeio do lado nascente, preenchendo-se o espaço em falso sob este com betão.

Passeios no Encontro em Cofre

Devem ser demolidos e reconstruídos de acordo com o ponto “Rotura das ligações dos passeios aos muros de avenida”.

Fixação do Guarda – Corpos

As fixações do “guarda – corpos” às vigas de bordadura na zona do muro de avenida do lado poente do encontro em cofre, devem ser substituídas por novas fixações adequadamente posicionadas e executadas. Os vazios das fixações abandonadas devem ser preenchidos com material de soldadura e pintura.

Taludes nos Encontros

Os taludes devem ser convenientemente arranjados, com acerto das pendentes para valores que garantam a sua estabilidade, regularizando-se as superfícies de modo a torná-las o mais possível planas.

Como medida de melhoria, quer da estabilidade global, quer da resistência à erosão, quer do próprio aspecto visual, foi sugerido o revestimento dos taludes com pendente mais acentuada ou com maior proximidade à via férrea com “grelhas de enrelvamento”.

Caleiras de Drenagem de Águas Pluviais

Estas caleiras devem ser reconstruídas na íntegra, mas em betão ligeiramente armado, com caixas nas mudanças de direcção.

Betonilhas Esquarteladas em Passeios

As betonilhas esquarteladas de acabamento dos passeios deverão ser integralmente refeitas, devendo ser utilizado para o efeito argamassas de qualidade.

Betão Aparente

Todas as superfícies visíveis do betão da obra, devem ser convenientemente tratadas e reparadas de modo a ficarem com aspecto aceitável, com base no seguinte esquema:

- rebarbar excrescências e escorrências

- preencher cavidades com “argamassas de reparação” não retráctil á base de resinas epoxídicas.

Como medida de melhoria da durabilidade e do aspecto visual, foi proposto a pintura do betão aparente com tinta à base de resinas acrílicas ou epoxídicas.

Drenagem Complementar

Tendo por base o diagnóstico formulado com base nas inspecções à obra de arte e zona envolvente, o dono de obra contratou um projecto de drenagem complementar, (Baptista, 2004) e em consequência a realização desses trabalhos.

Face ao cenário de existência de erosão hídrica acelerada e prematura dos taludes de escavação junto a esta obra de arte, causada por caudais de ponta de elevada velocidade média, de regime torrencial, provocados pela alteração da morfologia a montante da área em questão, foi beneficiado o sistema de drenagem (figuras 2.85 e 2.86), e de estabilização de taludes, tendo sido criadas

condições de franca captação, encaminhamento e evacuação desses caudais para a boca de entrada de uma passagem hidráulica existente.

Em termos gerais foi executado um canal na crista do talude, do lado Encontro Norte, de captação e condução das águas pluviais para a passagem hidráulica existente, tendo sido reconstruída a valeta em meia cana (figura 2.86), existente sensivelmente a meia altura do talude, que foi também estabilizado.

Essa estabilização foi conseguida através da “criação de uma caixa”, por escavação manual, tendo sido estendida uma manta de geotêxtil de características essencialmente hidráulicas com forte permeabilidade segundo a vertical ao plano do geotêxtil, sobre o qual foi espalhada uma camada de pedra com espessura média de 0,40m, arrumada à mão e assente com argamassa de cimento e areia.

De modo a que este revestimento não se tornasse impermeável, foram deixados vazios da ordem de 5 a 10%, relativamente à superfície de talude intervencionada.

Figura 2.85 - Reposição da ligação do passeio ao muro avenida. Caleira de drenagem complementar

Figura 2.86 – Caleira da drenagem complementar

Muros de Contenção de Taludes do Encontro Sul (Encontro Perdido)

Para estabilizar o talude do encontro Sul, foi construído um muro em gabiões, que teve em consideração a existência já de um muro de pé de talude em betão armado e a necessidade de

fazer desaparecer um caminho de acesso à passagem de nível existente no local antes da construção da passagem superior.

Este muro de gabiões foi construído quer do lado norte, quer do lado nascente, neste caso contendo no seu interior esse muro de pé de talude em betão armado já existente (figuras 2.85 e 2.86).

Figura 2.87 - Pormenor do muro de gabiões contendo

o muro de betão armado Figura 2.88 - Muros de gabiões norte e nascente

No documento Análise de custos ao longo do ciclo de vida de pontes ferroviárias (páginas 72-86)