Manifestações Patológicas em Ponte na Região Metropolitana do
Recife/PE - Ponte do Janga
Analysis of Pathological Manifestations Bridge in the Metropolitan Region of Recife / PE - Janga Bridge
Romildo Alves Berenguer (1); Edmilson Raimundo de Oliveira Júnior (2); Marcus Wagner Pereira da Silva (3); Eliana Cristina Barreto Monteiro (4); Fernando Artur Nogueira Silva (5).
(1) Graduando em Engenharia Civil pela UNICAP - templarios_pm@hotmail.com
(2) Graduando em Engenharia Civil pela UNICAP - edmilsonjreng@gmail.com
(3) Graduando em Engenharia Civil pela UNICAP - mw.engcivil@gmail.com
(4) Professora Doutora Adjunta da POLI/UPE e UNICAP - eliana@unicap.br
(5) Professor Doutor Adjunto da UNICAP –farturnog@gmail.com
Resumo
Localizada na região metropolitana do Recife/PE, a Ponte do Janga representa um importante elemento de infraestrutura rodoviária que liga os municípios de Paulista e Olinda. Diferente do cenário atual, a ponte foi construída em 1974, quando o município de Paulista dispunha de uma população de aproximadamente 70 mil habitantes. Hoje, 42 anos após sua construção, a cidade apresenta uma população de mais de 300 mil habitantes acarretando uma demanda de tráfego diário de cerca de 50 mil veículos. Com o passar dos anos, é possível verificar a deficiência na realização de manutenção da ponte levando a mesma a apresentar sinais evidentes de deterioração e consequentemente gera insegurança para os seus usuários. Além da falta de manutenção, a Ponte do Janga fica localizada numa área classificada como de Classe de agressiva ambiental Muito Forte, de acordo com a NBR 6118:2014 - Projeto de estruturas de concreto - Procedimento, implicando em elevado risco de deterioração da estrutura. Diante do exposto, o estudo visa identificar as patologias presentes na Obra de Arte Especial, determinar os seus prováveis agentes causadores e avaliar o grau de comprometimento dos elementos estruturais a partir de ensaios não-destrutivos.
Palavra-Chave: Concreto Armado, Diagnóstico de Manifestações Patológicas, Inspeção de Estruturas, Ponte do Janga.
Abstract
Located in the metropolitan area of Recife / PE, the Janga Bridge is an important road infrastructure element that connects the cities of Olinda and Paulista. Unlike the current situation, the bridge was built in 1974 when the Paulista municipality had a population of approximately 70 thousand inhabitants. Today, 42 years after its construction, the city has a population of over 300,000 inhabitants causing a daily traffic demand of about 50,000 vehicles. Over the years, you can check the failure to achieve maintenance of the bridge leading to the same noticeable signs of deterioration and consequently generates uncertainty for users. Besides the lack of maintenance, Janga Bridge is located in an area classified as environmental aggressive class Very Strong, according to NBR 6118: 2014 - concrete structures Project - Procedure, implying high risk of deterioration of the structure. Given the above, the study aims to identify the conditions present in the Special Work of Art, determine the likely causative agents and evaluate the degree of commitment of the structural elements from non-destructive testing.
1 INTRODUÇÃO
A Região Metropolitana do Recife é conhecida pelas suas pontes que possuem importante papel na mobilidade urbana, além de embelezar e remeter à história de séculos passados. Além disso, as pontes proporcionam acesso às áreas que encontram-se afastadas da cidade ou isoladas devido à preencontram-sença de rios ou braços de mar. Porém, o que a maioria dos cidadãos não sabem é que o estado de degradação dessas pontes é bastante preocupante, representando riscos para os seus usuários.
Nesse contexto, a Ponte do Janga representa um importante elemento de infraestrutura rodoviária que liga os municípios de Paulista e Olinda. Construída em 1974 em concreto armado, no momento em que o município de Paulista dispunha de uma população de aproximadamente 70 mil habitantes. Hoje, 42 anos após sua construção, a cidade apresenta uma população de mais de 300 mil habitantes acarretando uma demanda de tráfego diário de cerca de 50 mil veículos.
Segundo os registros do município de Paulista, a Ponte do Janga já passou por recuperações estruturais e, periodicamente, vistorias são feitas a fim de detectar problemas na sua estrutura que necessitem de reparos. Todavia, a manutenção não vem sendo realizada de forma adequada e atualmente a ponte apresenta diversas manifestações patológicas que foram identificadas e estudadas nessa pesquisa.
Nos últimos anos, devido ao grau de deterioração apresentado em obras como pontes, viadutos e edificações verticais, a engenharia civil vem intensificando os estudos das manifestações patológicas presentes no concreto armado a fim de garantir uma maior vida útil dessas estruturas.
De acordo com o Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes, DNIT (IPR, Publicação 744, 2010), ponte é a estrutura, incluindo os apoios, construída sobre uma depressão ou uma obstrução, tais como água, rodovia ou ferrovia, que sustenta uma pista para passagem de veículos e outras cargas móveis, e que tem um vão livre, medido ao longo do eixo da rodovia, de mais de seis metros.
Figura 1 - Seção transversal de ponte com determinação dos três componentes. (Fonte: DNIT, IPR, Publicação 709, 2004, adaptada pelo autor).
De acordo com a pesquisa realizada por PITAN (2013), a manifestação patológica mais frequente é a infiltração/umidade, como pode ser observado na Figura 2. Essa manifestação patológica é um dos fatores que possibilita o desenvolvimento de outras patologias na estrutura. Com a sua presença ocorre à lixiviação dos materiais componentes do cimento e, consequentemente, o aparecimento de eflorescências. A mesma também facilita a penetração de agentes agressivos, provocando a corrosão nas armaduras e o enfraquecimento do concreto.
Figura 2 - Incidência de manifestações patológicas nas pontes do Recife.
Tabela 1 - Relações de causa, origem e mecanismos de manifestações patológicas (Fonte: MEDEIROS, ANDRADE E HELENE, 2011)
2 Metodologia
A pesquisa consistiu inicialmente de uma análise da Ponte de concreto armado localizada no Município de Paulista/PE, por meio de uma inspeção preliminar, de modo a quantificar a recorrência das seguintes manifestações patológicas: umidade, descolamento do revestimento, mofo e bolor, vegetação, desagregação do concreto, trincas e fissuras, corrosão e eflorescência.
A inspeção preliminar realizada na Ponte do Janga, contou com a execução das etapas apresentadas abaixo:
Inspeção visual da estrutura, realizada por meio de um levantamento fotográfico,
com o objetivo de registrar os sintomas e a natureza dos problemas encontrados na ponte;
Identificação da agressividade do ambiente (fraca, moderada, forte ou muito forte),
conforme a NBR 6118:2014 – Classe de Agressividade Ambiental; e
Realização de quatro tipos de ensaios não destrutivos para contribuir na realização
do diagnóstico.
3 Estudo de Caso
3.1 Histórico da Estrutura
manutenções executadas se referem somente a limpeza da vegetação, lixo e outras, apesar de que, nem mesmo esse tipo de manutenção foi percebido nas vistorias realizadas.
Outro fato agravante do seu estado de deterioração é que a referida ponte foi construída em concreto armado no ano de 1974, no momento em que o município de Paulista/PE dispunha de uma população de aproximadamente 70 mil habitantes. Hoje, 42 anos após sua construção, a cidade apresenta uma população de mais de 300 mil habitantes acarretando uma demanda de tráfego diário de cerca de 50 mil veículos. As Fotografias 1 e 2 apresentam as visões geral e inferior da Ponte do Janga, respectivamente.
Fotografia 1 – Visão geral da Ponte do Janga.
Fotografia 2 - Visão inferior do tabuleiro da Ponte do Janga.
3.2 Inspeção Preliminar
A inspeção visual consistiu no exame, a olho nu, da parte inferior exposta da estrutura principal do vão da ponte e dos seus apoios, excluindo as fundações, e foi registrada através de fotografias de todas as manifestações patológicas encontradas.
De acordo com a NBR 6118 (2014), devido ao meio em que se encontra, a Ponte do Janga possui Classe de Agressividade Ambiental III, com risco alto de deterioração da estrutura, devido a região de maresia, que faz com que a estrutura receba grande incidência de sais, que se depositam na superfície do concreto e podem penetrar na estrutura, ocasionando diversos tipos de manifestações patológicas.
3.3 Fissuras
De acordo com o DNIT (IPR, Publicação 709, 2004), a fissura é uma fratura linear no concreto que pode se estender parcial ou completamente através do elemento. Elas podem ter origens diversas, como materiais empregados de forma incorreta, ataques físicos e ataques químicos, por exemplo, e podem progredir ao ponto de causar desplacamentos e até colapso da estrutura, dependendo de seu tamanho.
No nosso estudo de caso, foram encontradas em diversos locais da estrutura, fissuras de tamanhos e formas diversas, sendo causa e consequência de outras manifestações patológicas. As Fotografias 3 e 4 retratam a situação encontrada na estrutura da ponte.
Fotografia 3 - Fissuras em viga da Ponte. Fotografia 4 - Fissuras no tabuleiro da Ponte.
3.4 Desagregação do concreto
De acordo com o DNIT (IPR, Publicação 709, 2004), a desagregação do concreto é um dos sintomas mais característicos da existência de um ataque químico; quando acontece, o cimento perde seu caráter aglomerante, deixando os agregados livres.
Fotografia 5 - Seção de viga com Fotografia 6 - Seção de viga com
desagregação do concreto em desagregação da peça, demonstrando os
estágio avançado. agregados livres.
3.5 Eflorescência
De acordo com Pintan (2013), eflorescências são consideradas formações salinas que aparecem nas superfícies das paredes, trazidas de seu interior pela umidade, apresentando-se com aspecto esbranquiçado à superfície da estrutura.
Foram encontradas diversas manifestações dessa natureza na estrutura de concreto da ponte, em suas vigas, tabuleiro e apoios. A maior ocorrência se deu mais nas regiões onde haviam furos no tabuleiro para o suporte das tubulações, justificando o fato da umidade contribuir para o aparecimento dessa manifestação patológica. As Fotografias 7 e 8 demonstram o estado da estrutura.
Fotografia 7 - Eflorescências presentes nas Fotografia 8 - Eflorescências nas vigas vigas da estrutura da Ponte do Janga. com formação de estalactites.
3.6 Bolor
desenvolvimento de micro-organismos pertencentes ao grupo dos fungos (OLIVEIRA e VICHOT, 2014).
Vários trechos da estrutura apresentaram essas manifestações patológicas, porém essa foi considerada a de menor recorrência dentre as demais encontradas. As manchas encontradas nos elementos da ponte tinham a predominância da cor esverdeada, assim como demonstra a Fotografia 9 abaixo.
Fotografia 9 - Bolor presente na estrutura da Ponte do Janga.
3.7 Corrosão de armadura
Ribeiro e Helene (2014), define a corrosão das armaduras de concreto como um fenômeno de natureza eletroquímica que pode ser acelerado pela presença de agentes químicos externos ou internos ao concreto. Ela pode se manifestar através de manchas superficiais, fissuras, destacamento do concreto de cobrimento, redução da seção existente das armaduras, rompimento de estribos, entre outros.
Fotografia 10 - Estágio avançado de corrosão Fotografia 11 - Corrosão das armaduras de das armaduras da Ponte do Janga. pilares localizada na Ponte.
3.8 Realização de ensaios
3.8.1 Avaliação de Cloretos Livres
O ensaio de avaliação de cloretos livres pelo método de aspersão de nitrato de prata foi realizado em um dos pilares da Ponte do Janga (margem referente à montante do rio Paratibe). Foi fraturada parte da estrutura de concreto do apoio da ponte e a solução de nitrato de prata foi aspergida em dois locais distintos; a solução foi dimensionada proporcionalmente para um recipiente de 200 ml que estava envolvido por um papel, para evitar a entrada de luz no mesmo, tudo de acordo com a norma UNI 7928 (1978). Através da reação fotoquímica, os resultados foram encontrados e ambos apresentaram positivo para a presença de íons cloretos livres na estrutura, representados por uma coloração branca. Não houve dificuldade tanto na realização do ensaio, quanto na visualização do resultado, demonstrando a praticidade e rapidez do mesmo para detectar o problema. O ensaio teve um custo mais acessível do que outros ensaios realizados em laboratório, confirmando o motivo do seu uso ter se tornado tão recorrente. As Fotografias 12 e 13 demonstram o processo realizado para o ensaio, com a quebra da superfície do concreto, aspersão da solução e avaliação da coloração indicadora do resultado, respectivamente.
Fotografia 12 - Quebra da superfície do concreto Fotografia 13 - Cor branca indicando para a avaliação da presença de cloretos presença de Cloretos livres.
3.8.2 Avaliação de Carbonatação
De acordo com a Norma RILEM CPC-18 (1988), o ensaio de avaliação da carbonatação pelo método de aspersão de solução de fenolftaleína foi realizado no pilar parede do vão da ponte, próximo ao local da aspersão do nitrato de prata. Houve a quebra do concreto em quatro locais e a solução foi aspergida imediatamente após a fratura, a fim de evitar que o gás carbônico, presente na atmosfera, interferisse na superfície recém fraturada. Foi necessária a colocação de 2 g de fenolftaleína e 200 ml de álcool 70% para realizar a solução, que foi conservada em um recipiente com borrifador. Imediatamente após a aspersão, a coloração do concreto foi alterada para vermelho-carmim, demonstrando que o resultado encontrado foi negativo para a carbonatação dessa parte da estrutura. Em todos os locais onde os ensaios foram realizados apresentaram o mesmo resultado positivo para a avaliação de carbonatação, porém é necessária uma análise mais detalhada, devido a influencia de vários fatores. O ensaio demonstrou rapidez, praticidade e possuiu baixo custo de execução. As Fotografias 14 e 15, presentes abaixo, demonstram os passos realizados na execução do ensaio.
Fotografia 14 - Aspersão de fenolftaleína em área recém fraturada de concreto.
3.8.3 Esclerometria
O ensaio de esclerometria foi realizado no apoio da estrutura e em uma das vigas do tabuleiro, através de dezesseis furos nos ângulos de noventa graus positivos e zero grau. Para a realização dos furos, foram escolhidos locais onde suas superfícies encontravam-se de forma regular, para que não houvesencontravam-se interferência no resultado final. Os locais escolhidos para a realização dos ensaios, formou com o plano noventa graus positivos, e na segunda escolha, ficou à zero grau.
As leituras obtidas através da reflexão do martelo foram relacionadas em colunas, sendo retiradas as médias correspondentes, onde valores que se distanciavam em 10% da média foram excluídos. Todo o procedimento para encontrar o valor do Índice Esclerométrico foi realizado conforme consta na NBR 7584 (2012). As Tabelas 2 e 3 mostram os resultados encontrados de resistência aproximada da peça.
Tabela 2 - Resultado de Indice Esclerométrico (IE).
O resultado da qualidade da cobertura do concreto estrutural para a viga inspecionada (Ângulo de inclinação 90º) demonstrou-se bom, com superfície dura, por ter obtido valor de Índice Esclerométrico de 45,27, já para o apoio (Ângulo de inclinação 0º), o resultado apresentou-se com qualidade ruim, chegando à um IE de 25,71. A Tabela 4 relaciona os valores de Índices Esclerométricos com a qualidade do concreto, dados importantes para a obtenção do resultado final.
Tabela 4 - Parâmetros para avaliação da qualidade do concreto (Fonte: CHEFDEVILLE, 1995). Média (IE) Qualidade da cobertura do concreto
> 40 Boa, superfície dura 30 - 40 Satisfatória
20 - 30 Ruim
< 20 Fissuras/concreto solto junto à superfície
Em relação à resistência estimada das estruturas analisadas, houve variação de 19,5 a 32,5 MPa para o apoio e para a viga inspecionada de 32 à 46 MPa. De acordo com o grau de agressividade do meio em que a Ponte do Janga se encontra e segundo a NBR 6118 (2014), os valores de resistência deveriam ser de no mínimo 30 MPa, e dessa forma, o apoio estaria fora de norma.
3.8.4 Velocidade de Propagação de Onda Ultrassônica
De acordo com DNER (DNER-PRO 179, 1994) e ABNT - NBR 8802 (2013) e a ASTM C 597 (1997), O ensaio consiste na determinação da velocidade de propagação de ondas longitudinais através do concreto. Através dele é possível realizar a verificação da sua homogeneidade, detectando eventuais falhas de concretagem e fissuras, bem como o monitoramento de variações no concreto ao longo do tempo, decorrentes de agressividade do meio, por exemplo.
Fotografia 16 – Inicio do ensaio de ultrassom do concreto estrutural da ponte.
Fotografia 17 - Resultado do ensaio de ultrassom do concreto estrutural da ponte.
Quadro 1 - Condição do concreto avaliado por equipamento de ultrassom (Fonte: Rincon et al, 1998,)
Apesar do resultado negativo, o método de ensaio possui diversas variáveis que podem influenciar o resultado, portanto é recomendável a execução de outros ensaios mais elaborados que se certifiquem da condição do concreto.
4
Análise e Resultados
4.1 Inspeção preliminar
A inspeção visual da Ponte do Janga apontou um estado avançado de degradação da sua estrutura de concreto armado. Nela, foram observadas diversas manifestações patológicas que provocam corrosão na estrutura da ponte. Dentre as manifestações, a mais preocupante é a ocorrência de áreas localizadas de concreto com armadura exposta e em estado avançado de corrosão, principalmente nas vigas. A agressividade do meio em que está exposta a estrutura de concreto segue atuando desfavoravelmente, provocando a corrosão dos seus elementos.
De acordo com o Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNER, 2004) a ponte deve passar por inspeções periódicas, que permitam o diagnóstico das anomalias, de no máximo a cada dois anos, e como a última que se tem conhecimento foi realizada em 2000, o prazo para a subsequente já se encontra expirado. Através do estado de degradação encontrado na ponte, é possível identificar que essas inspeções não são feitas periodicamente, e suas manutenções não foi realizada de forma adequada, pois as informações levantadas no local revela que a manutenção que é feita é unicamente retirada da vegetação crescente, atualmente ela necessita de uma severa recuperação e restauração de suas estruturas.
4.2 Ensaios realizados
Através do ensaio de aspersão de nitrato de prata, foi identificada a presença de íons cloreto livres, justificando a ocorrência dos inúmeros pontos de corrosão de armadura presentes em toda a estrutura da Ponte do Janga.
O ensaio de avaliação de carbonatação deu positivo para o local onde foi realizado, mas não exime a possibilidade do processo de carbonatação nas demais partes da estrutura . A avaliação da dureza superficial do concreto, através do ensaio de Esclerometria, demonstrou um resultado bom, com superfície dura para a viga e outro considerado ruim, para o apoio avaliado, porém vale salientar que o ensaio sofre influência de vários fatores, inclusive da carbonatação.
Em relação à resistência estimada da estrutura, o apoio apresentou valores equivalentes de resistência inferiores aos valores mínimos estabelecidos conforme a NBR 6118 (2014) encontrou-se fora de norma, pois seu resultado apresentou valor menor que o estabelecido pela norma naquela estrutura situada naquela zona de agressividade local, porém a viga apresentou resultado coerente com o previsto.
A velocidade de propagação de onda ultrassônica no concreto demonstrou resultado ruim para a viga em que foi executado o ensaio. Todavia, esse resultado pode não condizer com a realidade, devido aos erros constantes obtidos através desse método, por isso recomenda-se nova avaliação em outro local da estrutura ou através de outro tipo de ensaio.
Todos os ensaios realizados apresentam suas limitações, para obtenção de um resultado preciso, o ideal é realizar extração de corpos de prova para a realização de testes em laboratório. O Quadro 2, mostra o resumo dos resultados dos ensaios realizados.
Quadro 2 – Resumo dos Ensaios
Ensaios Locais ensaiados
Indicadores/valores Parâmetros
Resultados nos Locais Ensaiados
Cloreto Livres Esbranquiçada UNI 7928 (1978) Presença de Cloretos Livres Carbonatação Parcialmente
Vermelho Carmim RILEM CPC-18 (1988) Apresentou Carbonatação Esclerometria (Furo 1) = 25,71
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Considerações finais
De acordo com os estudos realizados, conclui-se que, além de todas as manifestações patológicas visivelmente detectadas, o ensaio de Esclerometria realizado na Ponte do Janga revelou uma resistência menor do concreto das vigas do que o valor mínimo exigido pelo grau de agressividade em que a ponte se encontra, demonstrando incompatibilidade em atender os requisitos da NBR 6118 (2014), porém, é importante levar em consideração que na época em que a ponte foi concebida, os parâmetros relativos a resistência eram diferentes dos parâmetros atuais.
Foi possível perceber que a estrutura encontra-se muito deteriorada e apresentou corrosão de armadura de grau avançado em diversos pontos, prejudicando a função estrutural dos elementos em questão. A corrosão devido aos cloretos é a mais agressiva e foi detectada a ação dos cloretos no ensaio realizado pelo método de aspersão de Nitrato de Prata.
6 Referências
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto e
Execução de Obras de Concreto Armado: Procedimento. Rio de Janeiro, 2014.
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7584. Concreto Endurecido –
Avaliação da Dureza Superficial pelo Esclerômetro de Reflexão. Rio de Janeiro, 2012.
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8802: Concreto
endurecido — Determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica.
Rio de Janeiro, 2013.
ASTM - American Society for Testing and Materials. C 597-97. West Conshohocken.
1997.
DNER – Departamento de estradas e Rodagem. Guia para Avaliação da Resistência do
Concreto em Estruturas. DNER-PRO 179/94. 1994.
DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. Diretoria de
Planejamento e Pesquisa. Coordenação do Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Manual
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DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. Diretoria Executiva.
Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Manual de Recuperação de Pontes e Viadutos
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MEDEIROS, M. H. F.; ANDRADE, J. J. O.; HELENE, P. Durabilidade e Vida Útil das
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PINTAN, N.M. Manifestações Patológicas e Estudo da Corrosão Presente em Pontes
do Recife. Dissertação (Mestrado). Politécnica da Universidade de Pernambuco. Recife,
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RILEM RECOMMENDATIONS. CPC-18. Measurement of hardened concrete
