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Coimbra, Portugal, 2012

ESTUDO TÉCNICO-ECONÓMICO DA ESTRATÉGIA DE INTERVENÇÃO NAS

OBRAS ESPECIAIS DO ADUTOR DE CASTELO DE BODE

Ana Sofia Casanova1, Ana Quintela2 , Nuno Reis3

1: Tetraplano, Engenharia, Lda Rua Poeta Bocage, nº13B, 1600-581 Lisboa

e-mail:[email protected], web:www.tetraplano.com

2: Tetraplano, Engenharia, Lda Rua Poeta Bocage, nº13B, 1600-581 Lisboa

e-mail:[email protected], web:www.tetraplano.com

3: EPAL, SA – Empresa Portuguesa das Águas Livres Av. da Liberdade, 24, 1250-144 Lisboa

e-mail: [email protected] web: www.epal.pt

Palavras-chave: Análise de risco, Estudo técnico-económico, Avaliação de estruturas, Durabilidade

Resumo. Este artigo aborda a temática da intervenção em estruturas existentes recorrendo ao conceito da Análise de Risco como base de apoio à decisão para a escolha da melhor solução de intervenção.

É apresentado o caso prático de um estudo promovido pela EPAL, elaborado em articulação com esta empresa, com o objetivo de definir a melhor estratégia de intervenção para assegurar a fiabilidade e garantia de serviço durante, pelo menos, mais 20 anos, das Obras Especiais do Adutor de Castelo de Bode (OE). Face ao cenário atual das estruturas desenvolveu-se um estudo técnico-económico sobre as metodologias e soluções de intervenção que melhor servissem os interesses e estratégias de investimento da empresa, aproveitando os conhecimentos internos e o trabalho já desenvolvido pelas equipas da EPAL.

A Tetraplano elaborou este estudo focando as OE da Vala Real, Setil I e Alviela que se dividiu em fases de desenvolvimento específicas e interdependentes e que passaram pela avaliação do estado de conservação e durabilidade das estruturas, apontando causas para as patologias e avaliando a sua conformidade face à regulamentação atual, em especial, no que respeita à Ação sísmica; pela realização de uma análise de risco com a definição de vários cenários possíveis de intervenção que mitigasse o risco; pela realização de um estudo económico comparativo entre os vários cenários de intervenção tendo em conta uma análise a 20 anos e 50 anos e pela realização de uma análise SWOT que serviu de apoio para a definição da melhor estratégia de intervenção a adotar, tendo em conta os fatores de ordem técnica e económica.

Ana Sofia Casanova, Ana Quintela, Nuno Reis

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1. ENQUADRAMENTO. OBJETIVOS

No âmbito da Gestão de Ativos e no seguimento dos resultados obtidos com o Programa de Inspeções Sistemáticas, a EPAL contratou com a TETRAPLANO - Engenharia, Lda. para a realização de um Estudo Técnico-económico da Estratégia de Intervenção nas Obras Especiais do Adutor de Castelo de Bode, designadamente das Obras Especiais da Vala Real, Setil I e Alviela. Trata-se de obras especiais num comprimento total de 985 m, construídas em meados dos anos 80 pretendendo-se com este estudo a definição de uma estratégia para assegurar a fiabilidade e garantia de serviço adequadas para o contínuo abastecimento de água durante, pelo menos, mais 20 anos. O estudo baseou-se em elementos fornecidos pela EPAL, resultantes do extenso conhecimento que a empresa tem dos seus ativos, bem como em dados complementares obtidos através de visitas ao campo e levantamentos adicionais que permitiram caracterizar mais aprofundadamente as estruturas. Recorreu-se aos conceitos de Análise de Risco e Análise SWOT de forma a realizar uma abordagem técnico-económica que permitisse identificar a melhor forma de aplicar os recursos disponíveis. Sublinhe-se que, embora estas estruturas apresentem situações/anomalias com alguma relevância, a EPAL procedeu, atempadamente, à criação de redudância em todos estes troços aéreos, pelo que a garantia de o abastecimento de água não estará em causa, uma vez que foi já construída uma segunda linha enterrada. Em suma, este trabalho recorreu a ferramentas menos difundidas neste âmbito, mas que permitiram uma abordagem diferente, que constituiu um desafio em que a necessidade de inovar foi grande.

2. DESCRIÇÃO DAS ESTRUTURAS

No estudo desenvolvido foram analisadas três Obras Especiais (OE) do Adutor de Castelo de Bode localizadas em zonas baixas onde existiu a necessidade de fazer a travessia aérea da conduta enterrada do Adutor de Castelo de Bode: i) OE do Rio Alviela, com 10 vãos e 294,46 m de extensão localizada a Norte de Santarém, na Baixa Aluvionar do Rio Alviela; ii) OE de Setil I, com 8 vãos e 212,48 m de extensão, localizada junto ao Cartaxo, na Baixa Aluvionar do Setil e iii) OE de Vala Real, com 16 vãos e 477,90 m de extensão, localizada junto ao Cartaxo, da Baixa Aluvionar da Vala Real. As obras apresentam todas a mesma solução estrutural: pórticos de betão armado pré-esforçado sobre os quais apoia a conduta, materializada por tubos pré-fabricados de betão pré-esforçado, com juntas flexíveis (Fotografia 1).

Fotografia 1. Vista geral da obra e da viga da OE.


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Os pórticos são compostos por uma sucessão de tramos de vigas, com 30,08 m de vão, simplesmente apoiadas em pilares de betão armado, com tramos de extremidade mais curtos. Cada tramo é constituído por um tabuleiro com 2,90 m de largura, composto por duas vigas de altura uniforme, solidarizadas por uma laje superior onde assentam os coxins de apoio da conduta e uma passagem de serviço com 0,80 m de largura. Complementam a solidarização cinco carlingas, duas de apoio e três flutuantes, com espessuras de 0,35 m e 0,20 m respetivamente. Cada tramo descarrega nos pilares através de aparelhos de apoio que permitem respetivamente as rotações e variações de comprimento (apoios móveis) e as rotações (apoios fixos). Cada pilar tem dois apoios móveis e dois fixos. Os apoios móveis são constituídos por uma placa de chumbo de 490×150×15 mm3, sobre a qual existe uma placa de aço inoxidável; os aparelhos fixos são constituídos unicamente por placas de chumbo idênticas às dos móveis. Foi admitido em projeto que “a deformação do chumbo iria permitir a livre rotação das vigas e, devido ao atrito quase nulo entre as superfícies de contacto aço-chumbo, seria possível o movimento livre de translação devido às variações de comprimento do tabuleiro sem introdução de esforços”. O travamento transversal e longitudinal é assegurado por ferrolhos φ25, dois por cada apoio móvel e quatro por cada apoio fixo. Os pilares, de altura variável, têm secção em H descarregam os esforços nos terrenos de fundação através de quatro estacas verticais de betão armado de 0,50 m de diâmetro. A conduta de adução é constituída por tubos com 5 m de comprimento, modelo SONACA-ROCLA DN 1800 mm, compostos por um núcleo de betão pré-esforçado longitudinalmente, cintado com arame de alta resistência envolvido por um reboco de revestimento de 0,02 m de espessura. A conduta está assente em coxins de betão leve armado, com 1,5 m de desenvolvimento, espaçados de 1,0 m, sendo que cada tubo assenta sobre dois coxins.

3. METODOLOGIA DE DESENVOLVIMENTO DOS ESTUDOS

O estudo foi desenvolvido nas seguintes cinco fases, correspondendo à análise de elementos, verificação da segurança, análises de risco e económica e conclusões. Na primeira fase foram analisados os elementos disponíveis e recolhidos elementos complementares, permitindo a tipificação das patologias existentes nas OE’s, com a identificação das causas possíveis e o diagnóstico das estruturas existentes. A verificação da segurança foi realizada comparando o enquadramento legal atual com o vigente à data do projeto, efetuando a verificação da segurança no atual panorama regulamentar, identificando as deficiências estruturais com base nos parâmetros atuais e delineando as possíveis intervenções necessárias para as mitigar. Na terceira fase foi realizada uma análise de risco das OE’s, tendo em conta o conhecimento adquirido nas fases anteriores, aplicando o conceito de Controlo que permitiu identificar, escalonar e hierarquizar as ações que são necessárias para a minimização dos riscos e definir assim os cenários de intervenção adequados. A análise económica de cada cenário de intervenção foi desenvolvida, contabilizando os custos de investimento e de manutenção para horizontes de médio e longo prazo, respetivamente 20 e 50 anos, terminado com uma análise crítica dos resultados obtidos nas fases anteriores recorrendo à ferramenta SWOT, de modo a permitir à EPAL uma tomada de decisão fundamentada.

4. ANÁLISE DE ELEMENTOS E TIPIFICAÇÃO DE PATOLOGIAS (FASE 1)

Para efeitos do presente Estudo, a EPAL disponibilizou os seguintes documentos: 1. Pasta relativa a cada OE com elementos referentes à Localização; Observações topográficas;

Memória descritiva do projeto de execução e Desenhos de telas finais. 2. Nota Técnica “Inspeção preliminar das obras especiais do sistema adutor de Castelo de

Bode”, elaborada pelo LNEC em Março de 2004. 3. Relatório de Inspeção Principal das Obras Especiais de Vala Real (Setembro de 2009), Setil I


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(Julho de 2009) e Rio Alviela (Novembro de 2008) elaborado pela EPAL, composto por memória descritiva; peças desenhadas com resultados da inspeção; fichas de inspeção e de identificação de ações a desenvolver.

4. Relatório da “Campanha de inspeção e ensaios para a caracterização estrutural e diagnóstico das condutas em travessia aérea de Azambuja e Aveiras do adutor de Castelo de Bode” elaborado pela BEL em Maio de 2008.

5. Relatório de inspeção às condutas das Obras Especiais de Almonda, Ponte Asseca e Aveiras “PRT1003 REP 001 rev A” elaborado pela ADVITAM, em Abril de 2010.

6. Fichas de características técnicas dos materiais utilizados em reparações protótipo em condutas na Obra Especial de Aveiras, efetuadas por MC-Bauchemie Portugal Lda, Sika e Redecor.

Os documentos (4) e (5) referem-se as obras especiais que não se inserem no grupo das analisadas no presente estudo, mas que são de constituição idêntica, focando questões relacionadas com as condutas e com a sua durabilidade, tendo sido realizado um levantamento do estado das espiras de pré-esforço e o estudo da condição dos materiais que as compõem, do grau de carbonatação, da velocidade de corrosão, etc., razão pela qual foi feita uma correlação direta dos resultados. Em complemento a estes documentos foi proporcionada uma troca de informações com colaboradores da EPAL que participaram na construção das Obras Especiais, da qual resultaram informações essenciais para entender certas patologias e comportamentos das estruturas, em especial no que se refere às fundações e às condutas. Foram realizadas visitas de reconhecimento às OE’s para inspeção visual complementar, que permi-tiram confirmar as conclusões das inspeções e relatórios elaborados pela EPAL e avaliar a evolução de algumas patologias. Não foram realizados ensaios adicionais, para além de um levantamento a laser das deformadas das vigas das três OE, nos tramos em que estas eram mais visíveis. Foram identificadas patologias e anomalias estruturais que se podem dividir em três categorias principais:

i. Problemas nos apoios das vigas nos pilares: destacamento de betão e armaduras à vista; ii. Deformação significativa e fendilhação das vigas pré-esforçadas; iii. Problemas na superfície e emboquilhamento das condutas (no interior e no exterior) e

respetivos apoios. Refere-se que estes grupos de patologias representam os aspetos da obra que merecem maior atenção e que serão, à partida, condicionantes da escolha do tipo de intervenção a implementar.

Fotografia 2. Delaminações e outras patologias existentes nas zonas dos apoios.


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Fotografia 3. Deformação excessiva das vigas.

Fotografia 4. Eflorescências e agentes biológicos existentes na superfície das condutas.

Fotografia 5. Fendilhação e delaminação do revestimento exterior das condutas.

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Fotografia 6. Fissuras no interior das tubagens. a) Fissuras longitudinais na gola; b) Fissuras circunferenciais; c) Reparação antiga de fissura longitudinal no topo.


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5. VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA (FASE 2)

5.1. Metodologia

Para entender o comportamento das estruturas foi analisada a base regulamentar do projeto, elaborado entre 1983 e 1984, altura em que se processava a transição do Regulamento de Estruturas de Betão Armado, REBA (Dec. 47723, de 25/5/1967), para o Regulamento de Estruturas de Betão armado e Pré-esforçado, REBAP (Dec. Lei n.º 349-C/83, de 30 de Julho). É expectável que as verificações da segurança tenham sido efetuadas com base no REBA, tendo por base a definição dos materiais, característica deste documento. Refira-se ainda que o REBA é omisso em termos de verificações da segurança relativamente ao pré-esforço, nomeadamente estados limites de descompressão. Em comparação com os regulamentos atuais, o REBA difere especialmente nos aspetos relacionados com a durabilidade das estruturas, nomeadamente na especificação do recobrimento, inferior ao exigido atualmente, e na importância dada à agressividade do ambiente e às propriedades de desempenho dos materiais, em especial do betão, para satisfazer requisitos de desempenho da estrutura. Foi realizada a verificação da segurança da estrutura das OE’s face aos atuais regulamentos em vigor em Portugal (REBAP, RSA, NP EN 206-1) ou que se encontram em fase de aplicação, (EC2 e EC8), consoante os mais conservativos, avaliando a conformidade das estruturas face aos parâmetros atuais e identificando a influência das diferenças entre os regulamentos. A verificação da segurança estrutural foi efetuada tanto em termos de estados limite últimos como de utilização (fendilhação e deformação), como ainda em termos de durabilidade e dos requisitos associados à garantia de um dado período de vida útil. Para a avaliação da segurança estrutural foram considerados dois cenários distintos, nomeadamente, os casos correntes de atuação de carga e a atuação da ação sísmica.

5.2. Ação sísmica

A ação sísmica foi definida por espectros de resposta, tendo em conta acelerações máximas de referência (agR) associadas a uma probabilidade de excedência (PNCR) que varia consoante a exigência de cálculo:

• Exigência de não colapso (estados limite últimos): sob a ação de um sismo raro (segundo o EC8, ação sísmica de projeto com TR = 475 anos, PCNR = 10% em 50 anos), a estrutura não deve colapsar. Para tal foi verificada a segurança de pilares, apoios e conduta.

• Exigência de limitação de danos (estados limite de utilização): sob a ação de um sismo relativamente frequente (segundo o EC8 com TR = 95 anos, PCNR = 10% em 10 anos), os danos na estrutura devem ser limitados. Para tal foram verificados os deslocamentos e deflexão nos troços de conduta.

Considerando um período máximo de vida adicional para a estrutura, de 20 anos (período para o qual se pretende garantir a fiabilidade estrutural no estudo), para uma mesma probabilidade de excedência de 10%, o período de retorno do sismo é reduzido para 190 anos e, consequentemente, as acelerações máximas de referência associadas a cada zona sísmica em que as OE’s se inserem reduzem para valores entre 46% e 60%.

5.3. Modelação estrutural

Foi elaborado um modelo de cálculo da estrutura das OE’s tendo em conta as características geométricas do projeto e os dados dos materiais obtidos pelo estudo do LNEC (4.1(2)), com recurso ao programa de cálculo automático Autodesk Robot 2010 que permite a realização de análises dinâmicas simulando a ação sísmica através de espetros de resposta. Nesta análise considerou-se a conduta e a água como carga atuante e uma massa distribuída para efeitos de quantificação das forças sísmicas.


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A verificação da segurança dos pilares passou pela verificação da resistência, para os esforços de flexão composta mais condicionantes e tendo em conta a distribuição de armaduras patente no projeto de execução. Concluiu-se que o pilar condicionante, com maior altura, não verifica a resistência à flexão composta desviada para a combinação com a ação sísmica preponderante segundo a direção transversal. No entanto, existem diversos fatores que podem influenciar esta verificação e inverter a conclusão, tais como:

• A ação sísmica ser definida para uma vida útil de 50 anos; caso se diminuísse para 20 anos, os esforços atuantes reduziriam e os pilares apresentariam a resistência adequada;

• O facto de se considerarem materiais e coeficientes de majoração associados a estruturas novas, não tirando partido do conhecimento dos materiais existentes. Caso se efetuasse um levantamento das características dos materiais, os coeficientes de minoração dos materiais poderiam ser diminuídos e, provavelmente, a segurança passaria a estar garantida.

A verificação da segurança dos aparelhos de apoio foi efetuada garantindo a resistência dos chumbadores existentes, considerando que, no apoio móvel, os chumbadores absorvem metade das forças atuantes transversais (FHT) e, no apoio fixo, absorvem a totalidade das forças atuantes longitudinais (FHL) e metade das transversais (FHT). Dado que as placas de chumbo não estão a funcionar, todas as forças sísmicas aplicadas serão primeiramente absorvidas por atrito betão-betão dando origem à degradação da superfície de apoio das vigas nos pilares e à rotura do betão em ambos os elementos. A verificação da segurança da conduta foi realizada em termos de rotura, considerando o sismo de projeto, e, em termos de limitação de danos, considerando um sismo igual a 60% deste. Garante-se que a conduta não entra em rotura, caso os deslocamentos horizontais dos pilares não introduzam deflexões nos troços da conduta superiores aos admissíveis (<1030’). Com o objetivo de compreender as patologias apresentadas pela conduta, foi ainda desenvolvido um modelo que permitiu simular um troço de conduta sujeito a uma pressão interior uniforme, de valor genérico, permitindo uma avaliação qualitativa da distribuição das tensões, tendo em conta as condições de apoio e entender as diferenças de comportamento para outras condições de apoio.

5.4. Diagnóstico

Com base nos dados recolhidos e nas verificações de segurança efetuadas, foi possível identificar algumas causas possíveis para as anomalias e problemas identificados. 1. Tubagens:

• Fendas devidas à deformação das vigas/tabuleiro. • Fendas devidas à existência coxins em vez de um apoio contínuo. • Fendas na parte superior da tubagem devidas a fenómenos hidráulicos. • Problemas decorrentes da atuação de agentes biológicos associados à exposição exterior.

2. Vigas : • Fendas no banzo inferior devidas a pré-esforço insuficiente. • Deformações visíveis devidas a pouco pré-esforço associado ao método construtivo.

3. Apoios : • Mau funcionamento dos apoios devido à deformação e desaparecimento das placas de

chumbo, originando destacamentos do betão e exposição das armaduras. 4. Pilares e fundações:

• Assentamento e rotação dos pilares devido a problemas decorrentes da execução das fundações, em que não se terá atingido o substrato resistente.

6. ANÁLISE DE RISCO E CENÁRIOS DE INTERVENÇÃO (FASE 3)

A análise de risco das OE’s foi realizada para a situação atual, permitindo identificar os elementos e/ou situações que representam maiores riscos para o funcionamento da adução e as ações a implementar com o objetivo de minimizar esses riscos. A metodologia aplicada utiliza métodos


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qualitativos, aos quais está associado um grau de subjetividade, que se procurou minimizar através da mobilização de uma equipa técnica multidisciplinar na atribuição das diferentes classes de risco. O processo da análise de risco iniciou-se pela identificação de situações de risco associadas aos diferentes elementos que compõem as OE (fundações, superstrutura e conduta) tendo por base a avaliação do estado da estrutura efetuada anteriormente (análise das patologias e respetivas causas). Cada uma das situações identificadas foi valorizada no que refere ao seu Impacto e à Probabilidade de ocorrência. A avaliação do Impacto foi efetuada por análise dos seguintes fatores:

• Operacionalidade da OE. • Custo da intervenção. • Impacto ambiental/social. • Tempo de inoperacionalidade.

A avaliação da Probabilidade, classificada de improvável, pouco provável ou provável, foi realizada com base nos seguintes dois aspetos:

i. Frequência com que a situação já ocorreu (improvável: nunca ocorreu e não existem indícios de futuras ocorrências; pouco provável: existem alguns indícios de possível ocorrência; provável: já ocorreram situações idênticas em elementos do mesmo tipo).

ii. Estado de conservação do elemento (improvável: o elemento apresenta um bom estado de conservação; pouco provável: o elemento apresenta um estado de conservação médio, com alguns danos; provável: o elemento apresenta um mau estado de conservação, com danos de elevada importância para o comportamento da estrutura).

O Risco, contabilizado por aplicação da expressão RISCO = IMPACTO x PROBABILIDADE é classificado em: BAIXO, MÉDIO ou ALTO, consoante a posição da grelha onde se insere. Após a avaliação dos riscos nos termos acima descritos, efetuou-se uma análise complementar tendo em atenção o grau de Controlo que o Dono de Obra detém sobre cada uma das situações, ou seja, a capacidade que tem, ou não, de atuar sobre as causas que originam o risco. Assim, as situações às quais se associa um grau de controlo superior conduzem à necessidade de intervir, enquanto que situações que estão fora do controlo deverão conduzir à definição de medidas de contingência. Relativamente ao Controlo, foi considerado:

• Baixo, quando a situação está fora da capacidade de decisão e atuação do Dono de Obra, • Médio associado a situações que o Dono de Obra tem capacidade de influenciar • Alto quando as situações estão totalmente dentro da capacidade de decisão e atuação do

Dono de Obra. As principais conclusões obtidas da análise de risco foram:

• Riscos altos estão associados ao estado atual da conduta e à atuação do sismo, uma vez que podem implicar uma rotura imediata na operacionalidade da conduta e no abastecimento.

• As patologias apresentadas pela superstrutura, embora importantes, correspondem a riscos médios essencialmente devido ao facto de não implicarem na rotura do abastecimento a curto prazo, se a evolução das patologias for sendo acompanhada de uma forma sistemática.

• Relativamente às fundações, os riscos vão de médios a baixos e existem essencialmente pelo facto de já se terem verificado ocorrências anteriores.

As principais conclusões obtidas da aplicação do critério do “Controlo” sobre a análise de risco foram: • Grande parte dos riscos médios existentes, tanto na superstrutura como na conduta, passam

a ter uma prioridade de intervenção alta, visto que existe um controlo alto sobre as ações a tomar por parte do Dono de Obra.

• Devem ser implementadas ações para minorar os riscos ao nível da conduta e da superstrutura que podem ter vários níveis de intervenção, resultando numa maior ou menor diminuição do risco associado.

• Em todos os elementos sobre os quais não existe um controlo total devem ser consideradas medidas de contingência para minorar os efeitos, nomeadamente no que respeita à ação do sismo e às fundações.


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Quadro 1. Resultado da Análise de Risco antes e após o Controlo.

6.3. Definição de cenários de intervenção

Com base na análise risco referida e após definidos os elementos em que é necessário intervir, foram definidos cenários, por ordem crescente de grau de intervenção: Cenário 0 - manutenção “reativa” que resolve somente os problemas quando é posto em causa o funcionamento da conduta, nomeadamente, rotura de condutas ou eminência de rotura, fuga de água com caudal considerável, delaminação do betão numa extensão tal que apresente as armaduras à vista, com corrosão e perda de secção das armaduras e do betão. Cenário 1 - execução de um sistema de proteção da tubagem (pelo exterior) e da superstrutura, aliado a trabalhos de reparação de situações existentes de delaminação do betão e oxidação de peças metálicas; corresponde a um nível de intervenção mínimo; Cenário 2 - semelhante ao Cenário 1, considerando adicionalmente o reforço da conduta, através da colocação de mantas de carbono no interior. Cenário 3 - substituição integral das tubagens existentes por novas tubagens de aço mantendo-se a intervenção mínima na superstrutura, tal como definida no Cenário 1. Cenário 4 – demolição integral das estruturas das OE’s e construção em solução enterrada, cenário oposto ao Cenário 0. Foram analisadas variantes A e B dos Cenários 2 e 3, que consideram adicionalmente a substituição de aparelhos de apoio ou esta substituição e a aplicação de pré-esforço exterior – Quadro 2.

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F1 Rota ção da fundaçã o M 2 M *

F2 Ass entamento da funda ção M 2 M *

F3 Delami nações no betão do maciço de fundação B 3 B

S1 Fendas na face i nferior das vigas M 3 A A

S2 Fendas na extremidade da s vigas M 3 A A

S3 Delami nação de betã o no apoio das vigas M 3 A A

S4 Delami nação de betã o no coroamento dos pi l ares M 3 A A

S5 Deformação excess iva das vi gas M 3 A A

S6 Deformação excess iva da la je M 3 A A

S7 Delami nação do betã o dos coxins M 3 A A

S8 Fendi l hação general izada nos coxins M 3 A A

S9 Drenagem da l a je ins ufici ente M 3 A A

S10 Coxi ns de apoi o da conduta dis pos tos de forma des contínua M 2 M *

C1 Rotura do pré-esforço ci rcunferenci a l da conduta A 2 A A

C2 Rotura do pré-esforço l ongitudi nal da conduta M 2 M *

C3 Exi stênci a de fendas l ongitudi nais interiores A 2 A A

C4 Exi stênci a de fendas ci rcunferenci a is interi ores A 2 A A

C5 Exi stênci a de fendas ci rcunferenci a is exteriores A 2 A A

C6 Exi stênci a de fendas em Craquel é no exteri or M 3 A A

C7 Exi stênci a de fenda no emboqui lhamento na interface M 3 A A

C8 Exi stênci a de deposi ções de carbonato de cá l cio no exterior M 3 A A

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Reves ti mento exterior com ninhos de agregados fi nos de

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C10 Corros ão das es pi ras da conduta A 2 A A

E1 Rotura dos pi lares A 2 A *

E2 Rotura da s vigas M 2 M *

E3 Rotura dos apoios M 2 M *

E4 Rotura da s condutas M 2 M *

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Quadro 2. Resumo dos cenários de intervenção.

7. ESTUDO ECONÓMICO (FASE 4)

A análise económica comparativa dos cenários de intervenção foi efetuada através da soma dos custos de investimento e de manutenção, considerando sua distribuição temporal. Foi estimado o respetivo valor Atual Líquido (VAL) e o valor Anual Equivalente (VAE), permitindo a comparação dos vários VAL e VAE, associados à análise de risco realizada. Para o cálculo do VAL são considerados os investimentos iniciais e os outflows correspondentes aos custos de manutenção, que, programados no tempo, se podem considerar como uma renda para o período do horizonte temporal associado. Os cash-flows positivos de exploração da EPAL não são considerados uma vez que se prevê que o adutor estará sempre em exploração em qualquer dos cenários. As estimativas orçamentais foram estabelecidas com base em listas de quantidades, afetadas de preços unitários, definidos com base em preços correntes de mercado. As listas de quantidades foram elaboradas com base no conhecimento do estado atual das estruturas, estimando percentagens de determinada intervenção. A título de exemplo, refira-se que, para contabilizar a área de condutas a ser reparada devido a problemas de delaminação do betão se considerou uma percentagem da área total da superfície exterior das condutas. Para o cálculo dos custos de manutenção tiveram-se em conta os seguintes pontos:

i. Periodicidade das intervenções de manutenção, estimada com base: a. na informação fornecida pelos fornecedores e aplicadores de materiais, que indicaram

uma vida útil expectável para cada tipo de aplicação, no caso de ausência de problemas na base (estrutura).

b. No comportamento expetável do elemento face às patologias que apresenta e ao risco associado.

ii. Extensões das intervenções, definida com base nos seguintes pontos: a. Qualidade e eficiência estimada para a intervenção efetuada. b. Percentagem da área total do elemento.

Considerou-se que o cenário correspondente à demolição e construção de uma obra nova, Cenário 4, só teria custos associados a uma manutenção/alimentação do sistema de proteção catódica. Adicionalmente aos custos de manutenção foram considerados, para alguns cenários em que se considerou existir risco de rotura, custos relativos a reparação, reforço ou substituição, com uma periodicidade adequada, de elementos associados a roturas.

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Cenário 0

Cenário 1

Cenário 2

Cenário 2A

Cenário 2B

Cenário 3

Cenário 3A

Cenário 3B

Cenário 4


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As conclusões da análise económica para um horizonte de 20 anos são: • O Cenário 4 (obra nova) é o que apresenta custo mais elevado, seguido do Cenário 0 (manter

situação atual), com cerca de 75% do valor Cenário 4. • O Cenário 1 (reparações gerais e manutenções) tem o custo mais baixo, cerca de 40% do valor

correspondente à obra nova. • Os Cenários 2 e 3 apresentam custos similares, sendo o Cenário 2 (reforço das condutas)

ligeiramente superior ao Cenário 3 (substituição das condutas). • Os cenários variantes, A e B, acarretam custos expectáveis, respetivamente. cerca de 4% e 13%

superiores aos cenários de base, Uma análise adicional para um horizonte de 50 anos, de forma a considerar a vantagem de uma obra nova incrementar a vida útil da estrutura, conduziu às seguintes conclusões: • O Cenário 0 (manter situação atual) passa a apresentar o custo mais elevado, o que se deve ao

custo das manutenções recorrentes, necessárias para manter a OE num estado adequado. Este cenário tem custo 50% superior ao Cenário 4 (obra nova), que passa a ser o segundo mais caro.

• o Cenário 1 (reparações gerais e manutenções) continua a ter o custo mais baixo, cerca de 60% do valor correspondente à obra nova.

• Os Cenários 2 e 3 continuam a apresentar valores similares, sendo o Cenário 2 (reforço das condutas) ligeiramente superior ao Cenário 3 (substituição das condutas).

• Os cenários variantes A e B traduzem-se em benefícios a longo prazo, com um custo inferior em cerca de 5% ao do cenário base; tal deve-se à diminuição do custo das manutenções associadas.

8. CONCLUSÕES (FASE 5)

Com o objetivo de integrar a análise efetuada aos diferentes cenários foi realizada uma análise SWOT (Strengths, Weaknesses, Opportunities e Threats), com base numa matriz que inclui uma coluna para os aspetos positivos do cenário e uma coluna para os aspetos negativos, cruzadas com duas linhas correspondentes aos fatores internos e externos. Para cada um dos cenários principais (Cenário 0 a Cenário 4) e para os cenários variantes ou secundários A e B enunciaram-se os pontos fortes, os pontos fracos, as oportunidades e as ameaças, tendo-se concluído que:

Aspetos positivos Aspetos negativos

Fat

ores

in

tern

os

Pontos fortes Pontos fracos.

Fat

ores

ex

tern

os

Oportunidades Ameaças

Figura 1. Matriz tipo utilizada na análise SWOT.

• O Cenário 0, de não intervenção, é aquele que implica riscos mais elevados e custo equivalente aos cenários que prevêem o reforço ou a substituição das condutas, que permitem reduzir significativamente o risco de rotura da conduta. Analisando um horizonte de 50 anos, o Cenário 0 apresenta custos expectáveis superiores à execução de obra nova e demolição do existente.

• Num horizonte de 20 anos, um custo semelhante ao Cenário 0 permite, para além de atuar ao nível da conduta reforçando-a ou substituindo-a, proceder à reparação generalizada da estrutura, à substituição de aparelhos de apoio e aplicação de pré-esforço exterior, reduzindo significativamente o risco associado e aumentando a vida útil das OE em mais de 20 anos.

• Os custos de investimento relativos à substituição integral da obra são significativamente superiores, embora esta solução permita prolongar a sua vida útil para além dos 20 anos,


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estando claramente para além dos 50 anos. Tendo em conta o horizonte de 50 anos, que permite fazer uma comparação direta entre todos os cenários, as soluções de intervenção mais intrusivas continuam a apresentar custos de investimento inferiores, pelo que a solução de substituição integral da OE não corresponde, à partida, à melhor solução técnico-económica.

• A melhor solução técnica para garantia da vida útil das OE por mais 20 anos corresponde a intervenção ao nível da tubagem (reforço ou substituição) e ao nível da superstrutura (atuando nos aparelhos de apoios e na deformação e fendilhação das vigas, com pré-esforço exterior).

• O grau de intervenção reduz significativamente os riscos e traduz-se num custo de investimento, de intervenção e respetivas manutenções, elevado, que se mantem, no entanto, abaixo do valor necessário para executar uma obra nova, mesmo num horizonte alargado de 50 anos.

• A solução que se traduz numa vantagem em termos económicos corresponde a uma intervenção composta por reparações e proteção generalizada da estrutura e tubagem, associada a manutenções frequentes e recorrentes, que, no entanto, não dá garantias relativamente à vida útil de mais 20 anos. Este cenário, não sendo o melhor em termos técnicos e de redução de risco imediato, só é possível tendo em conta o facto de a conduta estar duplicada nas três OE analisadas, que permite a consideração de roturas nas tubagens sem interrupção da adução. Associado a este cenário é imprescindível a implementação de um plano de monitorização que permita acompanhar com regularidade e de modo quantitativo a evolução das patologias existentes (flechas, rotações, deslocamentos e abertura de fendas nas vigas).

• Não existe vantagem técnico-económica a longo prazo em considerar uma intervenção a nível da conduta (com reforço ou substituição) e não proceder a uma intervenção idêntica na superstrutura. Verifica-se mesmo que, num horizonte alargado de 50 anos, o custo de investimento inicial, ao nível da superstrutura, se dilui nos custos finais e que são cerca de 5% inferiores a uma intervenção só ao nível da conduta.

Tendo por base os aspetos referidos, o cenário de intervenção que se apresenta como sendo o mais favorável do ponto de vista técnico-económico e tendo em conta os riscos associados, é o Cenário 3B, que inclui o tratamento integral da estrutura e a substituição conduta, com substituição de aparelhos de apoio e aplicação de pré-esforço exterior. No entanto, cabe à EPAL, com base no conhecimento extenso que detém das estruturas em estudo, a escolha da solução de intervenção que melhor se adapta aos seus interesses e estratégias de investimento.

REFERÊNCIAS

[1] Decreto-Lei n.º 235/1983, de 31 de Maio – Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes (RSAEEP).

[2] Decreto-Lei n.º 349/1983, de 30 de Julho – Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-esforçado (REBAP).

[3] NP EN 1992-1 (2010): Eurocódigo 2: Projecto de estruturas de betão. Parte 1: Regras gerais e regras para edifícios. Instituto Português da Qualidade.

[4] NP EN 1998-1 (2010): Eurocódigo 8: Projecto de estruturas para resistência aos sismos. Parte 1: Regras gerais, acções sísmicas e regras para edifícios. Instituto Português da Qualidade.

[5] NP ENV 206-1 (2007): Betão. Parte 1: Especificação, desempenho, produção e conformidade. Instituto Português da Qualidade.

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