Inspeção e Manutenção de Pontes Ferroviárias: Tipos de Equipamentos e Procedimentos, Trabalhos de Estruturas e Materiais

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Célio Júlio Cinco Reis Licenciatura Em Engenharia Civil Inspeção de pontes Universidade Licungo Beira 2021

Célio Júlio Cinco Reis Licenciatura Em Engenharia Civil Inspeção de Pontes Docente: Mesc. Eng. Lucas Maparage Universidade Licungo Beira 2021 Trabalho de Pesquisa do Curso de Engenharia e Construção Civil, apresentado ao docente de Pontes, da Universidade Licungo-Extensão da Beira, para fim avaliativo. Departamento da FCT

Lista de Siglas e Abreviaturas & Glossário  OAEs - Obras-de-arte especiais;  Concreto – Betão;  Fissuras nas Paredes – São patologias que se manifestam nas paredes como aberturas com até 0,5mm.  BIP – Brigadas de inspeção de pontes;  Minuciosos – Que esta repleto de detalhes  as-built – É uma expressão inglesa na qual pode ser traduzido para a língua portuguesa por “como construído”  Fissurômetro – É o instrumento utilizado para medição ou avaliação do progresso de uma fissura ou rachadura.

1. Introdução Pontes e viadutos são estruturas viárias de transposição superior de obstáculos que permitem a travessia permanente com percurso mais curto. São chamadas obras-dearte especiais (OAEs) por serem construções de engenharia dotadas de características estruturais, construtivas e funcionais específicas que demandam consideráveis habilidades técnicas e criativas para seu projeto, execução e manutenção. Uma das primeiras pontes de que há registro histórico foi construída na Babilônia por volta de 2000 a.C. (RICH, 2001). Era composta por com um tabuleiro de troncos de madeira apoiado sobre montes de pedras atados com tiras de couro. Durante o Império Romano, pontes e aquedutos, similares no sistema estrutural, foram construídos para desenvolver e expandir o território dominado. O desenvolvimento urbano e a viabilidade do fluxo contínuo e em larga escala de pessoas e cargas tiveram grande avanço ao longo da História a partir da construção de pontes e viadutos que permitiram a conexão entre localidades separadas por vales, cursos d’água ou regiões montanhosas. Um fator que merece destaque é a inovação da tecnologia de dosagem de betãos com aditivos e adições (METHA, 1999). Atualmente, podem-se produzir betões mais duráveis e resistentes e com outras propriedades interessantes tais como elevada fluidez, sem representar um aumento exagerado de custo frente aos betões “convencionais”. Como resultado, tem-se a possibilidade de conceber e construir estruturas mais leves, econômicas e com vida útil sensivelmente ampliada. Paralelamente ao desenvolvimento dos materiais e da tecnologia construtiva, houve a evolução das teorias e métodos de análise e cálculo estrutural. O aprimoramento dos modelos teóricos e o uso de ferramentas computacionais representaram grande progresso no estudo do comportamento estrutural das pontes e na otimização do projeto de obras sob o ponto de vista estrutural, construtivo e econômico.

Estas inspeções consistem num número suficiente de observações, realizadas com o objetivo: de determinar o estado de conservação da ponte, identificar quaisquer problemas em formação e/ou mudanças no estado da obra de arte; assim como, garantir que a estrutura continue a satisfazer as exigências atuais de segurança e funcionalidade. 2.4.Inspeções visuais gerais Na inspeção visual geral são observados todos os elementos ou componentes das pontes, sendo registadas no relatório de inspeção as anomalias detetadas e apresentadas propostas de medidas ou trabalhos de reparação ou correção. Para garantir o acesso à distância de toque dos elementos ou componentes que se pretendem inspecionar, são usadas algumas técnicas de acesso, designadas de especiais pelos meios que envolvem, nomeadamente, a utilização de um veículo ferroviário com braço articulado, também designado de dresine de inspeção de pontes (Figura 1) e o acesso por cordas (Figura 2 ) (Patrício 2009). Figura 1: Maquina de dresine de inspeção de pontes Figura 2: Inspeção de acesso por cordas Eventualmente, para garantir o acesso a alguns dos componentes das estruturas podem ser utilizados outros meios para o efeito, como a utilização de plataformas elevatórias e a utilização de barcos a motor, dependendo sempre do local onde a estrutura se encontra.

Atualmente considera-se que uma inspeção principal se encontra concluída quando tiverem sido observados todos os componentes estruturais da ponte, incluindo os elementos submersos ou os componentes de difícil acesso (Patrício 2009). 2.5.Inspeção cadastral A Inspeção Cadastral é a primeira inspeção da obra e deve ser efetuada imediatamente após sua conclusão ou assim que ela se incorpora no sistema viário; é também a inspeção que deve ser feita quando há uma alteração sensível na configuração da obra, tais como alargamentos, acréscimos de comprimentos, reforços, mudança no sistema estrutural. A Inspeção Cadastral é uma inspeção amplamente documentada, não só pelos próprios dados da inspeção, mas também pelo projeto completo e por todos os informes construtivos disponíveis. A Inspeção Cadastral ficará registrada em amplo Documentário Fotográfico e com o preenchimento da Ficha Cadastral. 2.6.Inspeção rotineira A Inspeção Rotineira é uma inspeção programada, com intervalos adequados, em geral de um a dois anos, e destinada a coletar observações e/ou medições para identificar qualquer anomalia em desenvolvimento ou qualquer alteração em relação à Inspeção Cadastral ou à Inspeção Rotineira anterior. As Inspeções Rotineiras são visuais, efetuadas a partir do estrado, do terreno, do nível d’água ou de plataformas e caminhos permanentes, se existentes; equipamentos especiais somente serão necessários quando se constituírem no único meio de inspecionar os trechos de interesse. As Inspeções Rotineiras ficarão registradas através do Documentário Fotográfico e do preenchimento da Ficha de Inspeção Rotineira. 2.7.Inspeção especial A Inspeção Especial deverá ser efetuada em intervalos máximos de cinco anos, em todas as pontes consideradas excepcionais, pelo seu porte, pelo seu sistema estrutural ou pelo seu comportamento problemático, ou sempre que julgado necessário por uma Inspeção Rotineira, em qualquer obra. Relatórios e Documentário fotográfico são atípicos, mas minuciosos e amplos, e ficarão a critério do Inspetor, mas sempre obedecendo à estrutura básica das fichas padronizadas da Inspeção Rotineira. 2.8.Inspeção extraordinária A Inspeção Extraordinária é uma inspeção não programada, que deve ser efetuada quando ocorrem danos estruturais repentinos, provocados pelo homem ou pelo meio ambiente. A equipe desta Inspeção deve ter discernimento, competência e autoridade para avaliar a gravidade dos danos, limitar as cargas de tráfego ou mesmo, interromper e restabelecer o tráfego, bem como solicitar uma Inspeção Especial. 2.9.Inspeção intermediária A Inspeção Intermediária é recomendada para monitorar uma anormalidade já suspeitada ou já detetada, tal como um pequeno recalque de fundação, uma erosão incipiente, um encontro parcialmente descalçado, o estado de um determinado elemento estrutural.

5.2.Geometria e condições viárias Deve ser verificado o alinhamento da obra, se há deformações ou vibrações consideradas excessivas, se o tráfego flui livremente e em segurança e se há passeios para trânsito de pedestres. Nas pontes em curva, verificar se há superlargura e superelevação. Em viadutos e em pontes sobre rios navegáveis deve ser verificado se os gabaritos, horizontal e vertical, são satisfatórios e se há proteção, junto aos pilares, para choques de veículos ou embarcações. 5.3.Acessos O estado da pavimentação dos acessos deve ser examinado para verificar a existência de irregularidades tais como assentamentos ou asperezas incomuns; estes defeitos podem causar impactos indesejáveis de veículos na entrada da ponte. Anotar a existência ou não de placas de transição e, em caso positivo, o seu estado e funcionamento. Devem também ser examinadas as juntas entre os acessos e a ponte, bem como as saias de aterro, a drenagem e a continuidade das barreiras, na rodovia e na ponte. 5.4.Cursos d’água Deve ser avaliado se a seção de vazão disponível é suficiente, verificado se detritos e matérias flutuantes escoam livremente nos períodos de cheia e se há manifestação ou indícios de erosão; havendo assoreamento ou retenção de materiais por apoios intermediários, deve ser solicitada a desobstrução do curso d’água. Havendo enrocamentos ou outras proteções nas margens e nos apoios intermediários, deve ser verificada sua integridade e funcionamento. Em todas as travessias, mas principalmente nas mais importantes, deve ser mantido um registro atualizado do regime dos cursos d’água.

6. ENCONTROS E FUNDAÇÕES Nas fundações diretas e superficiais deve ser verificado se há evidências de erosões ou descalçamentos; um exame adequado somente poderá ser efetuado em época de águas baixas. Nas fundações em estacas devem ser anotados os comprimentos livres, sem confinamento, e o estado das estacas, principalmente no trecho de variação do nível d’água. As paredes dos encontros devem ser examinadas para verificar a possível existência de trincas resultantes de assentamentos, desalinhamentos ou desaprumos provocados por pressões dos aterros de acesso. Anomalias no betão e corrosão de armaduras devem ser pesquisadas. 7. APOIOS INTERMEDIÁRIOS Os pilares, maciços, parede ou isolados, bem como as vigas de contraventamento, devem ser examinados para verificar a possível existência de sinais de degradação do betão e corrosão de armaduras. Particularmente importantes e perigosas são as trincas e quebras de cantos nos topos dos pilares e uma possível degradação do betão e das armaduras nas bases dos pilares.

8. SUPERESTRUTURAS

8.1.Superestruturas em Vigas e em Lajes Maciças Verificar e anotar anomalias no betão, tais como fissuras, trincas, desplacamentos, desagregações, disgregações, infiltrações e eflorescências, identificando suas causas prováveis, tais como drenagem deficiente, ausência de pingadeiras e trincas na laje. Verificar e anotar a existência de cobrimentos deficientes, de armaduras expostas e de armaduras corroídas. 8.2.Superestruturas em Caixão As inspeções de estruturas em caixão somente serão completas e confiáveis se houver fácil e seguro acesso ao seu interior; se este acesso não existir, deve ser providenciada a execução de uma abertura na laje inferior, em posição adequada e, posteriormente, complementada a inspeção. Além de todas as verificações relacionadas no item anterior, deve ser comprovada a existência de drenos em número suficiente e localizados em pontos baixos da laje inferior. 8.3.Juntas de dilatação As juntas de dilatação devem ser cuidadosamente inspecionadas, anotando-se seu tipo, sua integridade e capacidade de vedação e se está funcionando livremente, não prejudicadas por acúmulo de detritos; devem ser medidas suas aberturas, simultaneamente com o registro da temperatura ambiente. 8.4.Equipamentos da inspeção Para que a inspeção seja completa e confiável há necessidade de serem utilizados equipamentos auxiliares que, basicamente, se alinham em dois grupos. 8.4.1. Equipamentos comuns  Equipamentos de Limpeza Escovas, vassouras, palhas-de-aço, lixas.  Equipamentos de Inspeção Canivete, facão, martelo, chave de fenda, cinto suporte de ferramentas.  Equipamentos de Melhoria de Visão Binóculo, luneta, lente com iluminação, espelho de inspeção, lanterna, líquido penetrante.  Equipamentos de Medição Trena, paquímetro, fissurômetro, fio de prumo, nível de pedreiro, termômetro.  Equipamentos de Documentação Prancheta, fichas cadastrais, lápis, borracha, esquadros, giz, câmara fotográfica de 35mm ou digital.  Equipamentos Complementares Estojo de primeiros socorros, repelentes e material de higiene pessoal. 8.4.2. Equipamentos especiais Os equipamentos citados a seguir não são, geralmente, utilizados em inspeções rotineiras e nem em pontes de pequeno porte; a necessidade de alguns deles poderá implicar em contratações com empresas especializadas.

 Utilização inadequada da estrutura, submetendo-a a sobrecargas imprevistas;  Causas de origem química, tais como reações internas do betão, presença de cloretos, presença de água, presença de anidrido carbônico, presença de ácidos e sais;  Causas de origem física, tais como ação do calor, do vento e da água;  Causas de origem mecânica, tais como choques de veículos e embarcações, acidentes de origem diversa e recalque de fundações;  Causas de origem biológica, mais raras, tais como o crescimento de vegetais nas juntas, de raízes sob fundações diretas e superficiais e a ação de insetos, tais como cupins e formigas.

11. INSPEÇÃO E AVALIAÇÃO DOS APARELHOS DE APOIO O aparelho de apoio é um dispositivo que faz a transição entre a superestrutura e a meso estrutura, ou a infraestrutura, nas pontes não aporticadas; as três principais funções do aparelho de apoio são:  Transmitir as cargas da superestrutura à meso estrutura ou à infraestrutura;  Permitir os movimentos longitudinais da superestrutura devidos à retração própria da superestrutura e aos efeitos da temperatura, expansão e retração;  Permitir rotações da superestrutura, motivadas pelas deflexões provocadas pela carga permanente e pela carga móvel. 11.1. Procedimentos de inspeção Os aparelhos de apoio, em virtude de sua localização, são elementos estruturais difíceis de serem inspecionados; entretanto, pela sua importância, o seu comportamento deve ser acompanhado por Inspetores ou por técnicos sob sua direta supervisão, observando-se os seguintes procedimentos gerais:  Verificação da capacidade do aparelho de apoio de movimentar-se livremente para variações de temperatura da superestrutura;  Verificação da posição do aparelho de apoio e da posição relativa de seus elementos Componentes;  Verificação da possibilidade de movimentação indesejada do aparelho de apoio;  Verificação da eventual existência de fraturas, fissuras ou deformações nos elementos do aparelho de apoio;  Verificação da eventual existência de fissuras nos berços de apoio dos aparelhos bem como na infra e superestruturas;  Verificação das ancoragens dos aparelhos de apoio;  Verificação da proteção anticorrosiva;  Verificação da estanqueidade das juntas da superestrutura sobre aparelhos de apoio, quando for o caso.

12. CONCLUSÃO

As pontes em arco de alvenaria de pedra são constantemente expostas a processos e mecanismos que causam a degradação ao longo do seu tempo de vida útil e consequentemente, provocam vários tipos de anomalias associadas a este tipo de estruturas. Independentemente dos resultados provocados pelas anomalias e pelos mecanismos de degradação nas pontes em arco de alvenaria de pedra, estas podem considerar-se totalmente válidas, em relação às pontes construídas com outros materiais ou formas estruturais, conforme se pode verificar pelo grande número existente deste tipo de estruturas na rede ferroviária nacional que ainda se encontram em excelentes condições de conservação após dezenas de anos de utilização. As tipologias e sistemas estruturais comuns das pontes existentes na rede ferroviária nacional distinguem-se em pontes em viga, pontes de cabos e as pontes em arco, sendo que, em qualquer um destes tipos de pontes, podem utilizar-se os diferentes materiais utilizados para a construção destas pontes, nomeadamente a pedra, o aço e o Betão.