The reconstruction of the project comes to correct the absence of the original structural projects, which helps to obtain the design strength ( ), and some authors propose capacity reduction factors ( ) based on the technical note of the structure. Firstly, inspections and surveys were carried out to: catalog all pathologies; assign technical notes; obtain the dimensions of the structure for the reconstruction of the project; and perform additional tests. Finally, the reconstruction of the project and the analysis of structural safety were carried out.
The analysis of the results has shown that Model I is more conservative than Model II, as it considers material properties obtained by reconstituting the project and results obtained with the complementary tests.
INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
- Objetivo Geral
- Objetivos Específicos
O objetivo geral desta pesquisa é propor uma metodologia de avaliação da segurança estrutural de pontes e viadutos de concreto armado, levando em consideração a evolução dos critérios normativos de projeto e dimensionamento. Identificação da evolução histórica dos critérios normativos brasileiros para projeto e dimensionamento de pontes e viadutos de concreto armado em relação a: resistência dos materiais, suas ações e combinações, coeficiente de influência, critérios de dimensionamento de cordas, etc.; Análise das metodologias existentes de avaliação da segurança estrutural de pontes e viadutos em betão armado, tendo em conta a deterioração da estrutura;
JUSTIFICATIVA
ESTRUTURA DA PESQUISA
REVISÃO DE LITERATURA
ESTRUTURA DA REVISÃO
PONTES E VIADUTOS
- Histórico de pontes e viadutos de concreto armado
- Pontes e viadutos de concreto armado brasileiros
A ponte existente mais antiga já encontrada no mundo é a Ponte Girsu (Figura 2.2), localizada no Iraque. Em 1779, com a revolução industrial, na Inglaterra, foi inaugurada a Ponte de Ferro (Figura 2.2), que é considerada a primeira ponte de ferro fundido do mundo. A maioria das pontes que compõem a malha rodoviária federal brasileira foi construída antes de 1984, com capacidade estrutural incompatível com as solicitações impostas pelo tráfego atual (OLIVEIRA; CALIXTO, 2014).
A Tabela 2.1 mostra a distribuição dos tipos de sistemas estruturais de pontes e viadutos, com clara predominância dos tipos de concreto armado.
PATOLOGIAS EM PONTES E VIADUTOS DE CONCRETO ARMADO
- Principais patologias em pontes e viadutos de concreto armado
- Fissuração
- Carbonatação
- Corrosão das armaduras
- Lixiviação e eflorescência
- Deformação excessiva
- Recalque de apoio
- Problemas em aparelhos de apoio
- Desagregação do concreto
- Impacto de veículos
- Erosão
A Lei de Sitter ou Lei dos 5 (Figura 2.4) mostra que os custos de manutenção evoluem gradativamente, o que pode ser minimizado se antecipado na fase de projeto. A carbonatação ocorre naturalmente nas estruturas de concreto e promove alterações na microestrutura e redução da alcalinidade do concreto (Figura 2.9), podendo despassivar as armaduras e torná-las suscetíveis à corrosão. A corrosão das armaduras (Figura 2.10) é a principal responsável pela deterioração prematura das estruturas de concreto armado, pois é consequência direta da redução da seção transversal das armaduras e, consequentemente, da resistência mecânica dos elementos (ANGST et al., 2020 ; HANSSON, 2016 ).
O impacto do veículo pode causar danos estruturais (Figura 2.13), podendo inclusive levar ao colapso da estrutura e danos à segurança dos usuários da ponte.
AVALIAÇÃO DA CONDIÇÃO DE PONTES E VIADUTOS DE CONCRETO
- DNIT (2004)
- ABNT (2019)
- Estados Unidos (AASHTO, 2010 e FWHA, 1995)
- Eslovênia (COST 345, 2007)
- Lituânia (ZADLAUSKAS; AUGONIS, 2021)
Segundo Simões, Rodrigues e Pinheiro (2021), a metodologia de avaliação da ABNT NBR consiste em atribuir notas de classificação (1 a 5) às anomalias encontradas durante a inspeção, para representar com um valor numérico o estado geral da ponte. . Existe também uma limitação à representatividade dos resultados da inspeção, uma vez que as notas de classificação mostram apenas a anomalia mais crítica no elemento mais afetado, sem qualquer influência do estado das outras partes constituintes da ponte. Nos Estados Unidos, os elementos de pontes são dimensionados e classificados de acordo com a Tabela 2.6, sendo o grau final da ponte o menor grau atribuído às peças.
A metodologia proposta por Zadlauskas e Augonis (2021), para avaliação da segurança de pontes na Lituânia, classifica as estruturas portantes de pontes de 1 a 5, onde a ponte com nota 1 representa a estrutura com menor dano.
METODOLOGIAS DE ANÁLISE DA SEGURANÇA ESTRUTURAL DE
- Coeficientes de majoração das ações
- Fator de redução de capacidade ( )
Existem metodologias que definem o fator de redução de carga ( ) em função da condição estrutural atribuída ao elemento ou em função da classificação da ponte. Valor alvo do índice de segurança considerado como 3,5 para vida normal e 2,5 para vida limitada (até 6 anos ou até a próxima inspeção importante); Coeficiente de variação da resistência da barra considerado como 10% se calculado a partir de experimentos, 15% se baseado em informações de construção e 20% se forem usadas informações menos confiáveis.
1 Muito bom Nenhuma manutenção/reparo necessário < 5 0,3 2 Bom Necessita manutenção regular 3 a 10 0,4 3 Satisfatório Melhor manutenção/reparo interno.
RECONSTITUIÇÃO DO PROJETO
A reconstrução do projeto, preconizada pela ABNT NBR, leva em consideração critérios e recomendações desde o momento do projeto da estrutura, para estimar a resistência à compressão do concreto utilizado no projeto e a armadura mínima. O Anexo D da ABNT NBR trata da avaliação de estruturas existentes, que podem ser entendidas como aquelas que já passaram parte significativa de sua vida útil e que tiveram a oportunidade de demonstrar sua capacidade de prestar os serviços para os quais foram construídas. De acordo com este apêndice, é necessário reconstruir o projeto com base em critérios, recomendações e normas em caso de falta de detalhes construtivos para subsidiar uma análise completa do comportamento da estrutura. sua construção e posterior verificação das condições atuais da estaca e regulamentação aplicável.
Para ações permanentes agrupadas é permitido assumir um valor de 1,20 para o, e para ações variáveis, um valor de 1,35 para o.
EVOLUÇÃO DA NORMATIZAÇÃO DE PROJETO
- Norma de dimensionamento de estruturas de concreto (ABNT NBR 6118)
- Norma de dimensionamento de pontes de concreto armado (ABNT NBR
Com a publicação da ABNT NBR, a norma passou a tratar apenas do dimensionamento de estruturas de concreto, ficando a parte de execução para a ABNT NBR 14931. Além dos critérios quanto à durabilidade da estrutura, verificações de fadiga do concreto à compressão e em tração passaram a ser consideradas a partir da ABNT NBR. A partir de 2013, o coeficiente de impacto passou a ser abordado na norma para cargas móveis, ABNT NBR, que passou a ser composta por três partes: o coeficiente de impacto vertical (CIV), o coeficiente de número de faixas (CNF) e o impacto adicional coeficiente (CIA).
A partir da publicação da ABNT NBR, ainda vigente, da ABNT NBR, a primeira parcela da cobrança de multidão passou a ser aplicada em toda a via, exceto na região ocupada pelo veículo, e a segunda parcela somente nas calçadas.
ENSAIOS COMPLEMENTARES PARA CARACTERIZAÇÃO DA
- Ensaio esclerométrico
- Ensaio de ultrassonografia
- Ensaio de pacometria
- Ensaio de carbonatação
- Potencial de corrosão
- Extração de testemunhos
- Ensaio dinâmico
Segundo a ABNT NBR, o ensaio esclerométrico é um método não destrutivo que avalia a dureza superficial do concreto, fornecendo elementos para a avaliação da qualidade do concreto endurecido por meio de um esclerômetro de reflexão (Figura 2.16). O produto desse processo (CaCO3), por sua natureza expansiva, reduz a porosidade do concreto e aumenta a dureza superficial, o que superestima os resultados dos ensaios (ACI KIM et al., 2009; . MASI; CHIAUZZI, 2013). Portanto, a melhor solução parece ser a combinação do EI com os resultados de outros ensaios não destrutivos para obtenção da resistência do concreto (BRENCICH et al., 2013; MASI; CHIAUZZI, 2013; PUCINOTTI, 2015).
A profundidade das fissuras perpendiculares à superfície do concreto pode ser estimada pelo método indireto de transmissão.
METODOLOGIA DE ANÁLISE DA SEGURANÇA ESTRUTURAL DE
Primeiramente, são coletadas informações preliminares, como: ano de construção, classe de projeto, tipo de construção, etc. Após medir a geometria da ponte e seu respectivo tipo de projeto, obtém-se um modelo analítico da estrutura para estimar o esforço de projeto. Com o modelo analítico e seu respectivo esforço de projeto, obtêm-se os parâmetros mínimos de projeto.
Em seguida, avalia-se a armadura mínima para a seção analisada do elemento estrutural de acordo com as normas vigentes à época do projeto da ponte.
EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DA METODOLOGIA
- Estruturas escolhidas
- Patologias observadas e condição da estrutura
- Resultados dos ensaios complementares para caracterização da estrutura 65
- Ensaio de esclerometria
- Ensaio de ultrassonografia
- Ensaio de pacometria
- Potencial de corrosão
- Ensaio de acelerometria
- Extração de testemunhos
- Reconstituição dos projetos
- Estimativa da resistência característica do concreto à compressão de
- Armadura longitudinal positiva necessária
- Armadura longitudinal negativa necessária
- Armadura transversal necessária (Estribos verticais)
- Análise da segurança estrutural
- Modelo de elementos finitos
- Veículos-tipo analisados
- Resistência de projeto (R d )
- Fator de redução da capacidade ( )
- Rating Factor conforme a metodologia proposta
Seguindo as recomendações da ABNT NBR, o ensaio ultrassônico (Figura 4.4) determinou as velocidades das ondas longitudinais, que posteriormente foram relacionadas à qualidade do concreto proposta por Whitehurt (1951). As medições de superfície e velocidade de pulso foram realizadas usando o dispositivo Pundit PL-200 e dois transdutores de 54 kHz (Figura 4.5), garantindo o acoplamento acústico dos transdutores à superfície de concreto por meio da aplicação de uma fina camada de gel de acoplamento à base de água. O teste de paquimetria (Figura 4.7) foi realizado para verificar o posicionamento das armaduras, bem como estimar seus respectivos diâmetros.
A Figura 4.9 mostra um dos resultados obtidos, mostrando a distribuição dos estribos verticais na região central do vão próximo à viga da ponte sobre o Ribeirão Teixeiras. O ensaio de potencial de corrosão (Figura 4.10) foi realizado no equipamento Profometer Corrosion com eletrodo roda (Figura 4.11) na ponte sobre o Ribeirão Teixeiras. O ensaio foi realizado no pilar (Figura 4.12) e na corda, que apresentam movimentação com armadura exposta e em processo de corrosão.
As leituras de cada estrutura foram feitas com dois tipos de acelerômetros (Figura 4.13), ambos fixados no para-choque: um acelerômetro modelo Sensr GP1L e um acelerômetro de três eixos presentes no smartphone Motorola XT190, com o auxílio do aplicativo MyFrequency. Após a extração dos testemunhos (Figura 4.14), os pontos de extração foram preenchidos com rejunte. Os resultados individuais do teste de compressão axial do núcleo (fci,ext) são mostrados na Tabela 4.7, incluindo a classificação de resistência.
Os resultados são apresentados na tabela 4.12 e estão muito próximos dos valores aferidos com o teste de paquimetria. Os valores desse fator de acordo com cada método (esloveno, lituano e americano) e para cada estrutura são apresentados na tabela 4.14.
CONCLUSÕES
Conclusões gerais
Por fim, a obtenção de bons resultados nos testes exigia um estudo minucioso do funcionamento do equipamento, pois sabia-se que qualquer imprecisão na execução do teste afetava os resultados. A extracção de núcleos revelou-se muito dispendiosa, quer pelo valor financeiro do serviço, pela morosidade do tempo de execução, pela mobilização de equipamentos, pelo difícil acesso aos pontos de extracção, quer pela necessidade de tapar o furo imediatamente após a remoção o núcleo. Essa constatação aponta para a necessidade de se trabalhar com ensaios não destrutivos para estimar as propriedades do concreto.
Por fim, os resultados das aplicações da metodologia de análise de segurança estrutural proposta, para pontes existentes de concreto armado, mostraram que o Modelo I, que se baseia em notas técnicas, é mais conservador do que o Modelo II, que considera as propriedades dos materiais obtidos levam testes a realizar. Isso mostra que os exames complementares são de extrema importância para a obtenção de resultados menos conservadores. Para as três pontes analisadas, o Modelo II indicou que as pontes são seguras (RF > 1,0) para a passagem dos veículos mais críticos que circulam atualmente nas rodovias brasileiras, enquanto o Modelo I indicou que as mesmas estruturas não seriam mais seguras não. transposição dos mesmos veículos.
Por fim, conclui-se que este estudo atingiu os objetivos originalmente propostos, propôs e ilustrou a aplicação da metodologia de avaliação da segurança de pontes antigas de concreto armado.
Sugestões de trabalhos futuros
