IST - Inspecção Reabilitaçao Pontes
-
Upload
rui-rebolo -
Category
Documents
-
view
45 -
download
13
Transcript of IST - Inspecção Reabilitaçao Pontes
INSPECÇÃO E REABILITAÇÃO DE PONTES
Júlio Appleton
IST – 17 de Fevereiro de 2005
SUMÁRIO
Enquadramento Geral
1
Enquadramento Geral
Durabilidade
Inspecção e Avaliação
Reabilitação e Reforço
Casos de Estudo
Ponte de Tavira sobre o Rio Gilão (alvenaria)
Ponte de Soure no ramal de Alfarelos (metálica)
Viaduto Duarte Pacheco em Lisboa (betão armado)
Enquadramento Geral de Inspecção e Reabilitação
Necessidade de realizar Plano de Inspecção e manutenção (PIM) quando da
realização do projecto
Actualizá-lo durante e imediatamente após a execução da obra e associá-lo ao
“Certificado de Nascimento” (Birth Certificate) que deve incluir as Telas Finais, o
2
“Certificado de Nascimento” (Birth Certificate) que deve incluir as Telas Finais, o
Dossier Técnico da Execução da Obra (Compilação técnica do Plano de Segurança
e Saúde, mas integrando em dossier próprio os materiais utilizados, controlo de
qualidade, ...) e a Inspecção Inicial (a realizar de acordo com o PIM e associado à
recepção provisória da obra.
Implementá-lo e actualizá-lo durante o período de vida da obra
Durabilidade de uma Estrutura
Aptidão de uma estrutura para desempenhar as funções para que havia sido
concebida durante o período de vida previsto, sem que para tal seja
necessário despender custos de manutenção e reparação imprevistos.
3
Inspecção e Avaliação
Inspecção visual (detalhada)
Ensaios (planeamento)
Só fazer ensaios cujos resultados e interpretação contribuam para aavaliação do estado da obra
4
avaliação do estado da obra
Avaliaçãodo estado da deterioração
da segurança estrutural
Enquadramento Geral dos Trabalhos de Inspecção e Reabilitação em Obras Existentes
Inspecção de Rotina(visual)
Anomalias Reparação curativa
Avaliação(causas e consequências)
5
Inspecção Detalhada(e ensaios)
Inspecção Especial(associada à ocorrência
de acidentes, ...)
(causas e consequências)
Caracterização do estado da obra
Reparação preventiva
Comportamento Estrutural
Avaliação da segurança Reforço
Medidas restritivas
Reabilitação/Reforço – Estratégia de Intervenção
Avaliação Identificação das causas das anomalias
Anular as causas – evitar a penetração dos agentes
agressivos
Controlar os processos: ex: infraescavação
criar açudes
Se a avaliação das condições Reforço selectivo
6
Se a avaliação das condições de segurança implica a necessidade de reforço
Reforço selectivo(minimizar a intervenção)
Ex: reforço sísmico Introd. novos elementos
Não esquecer que existe uma interacção entre a deterioração, o comportamento
estrutural e os níveis de segurança e que durante a reparação/reforço há que garantir
a segurança e eventualmente pode ser necessário introduzir um reforço provisório.
Estruturas de Alvenaria
PRINCIPAIS PROBLEMASPeso, Rigidez Fraca resistência à tracçãoAlteração química
ANOMALIAS- Alteração ou destruição da pedra (ataque químico e físico)- Juntas abertas/erodidas com infiltração de água
7
- Juntas abertas/erodidas com infiltração de água- Fendilhação- Reboco deteriorado
INSPECÇÃO BÁSICA OU DE ROTINAMapeamento das Patologias
InfraescavaçõesQueda ou deslocamento de blocos de cantariaDeterioração de reboco, de cantaria, …
INSPECÇÃO ESPECIALExtracção de Provetes
Análise da pedra e da argamassaEnsaios de resistência e deformabilidade
Ensaios In situ para caracterização da deformabilidade, …
AVALIAÇÃO- Estudo hidráulico, nível de cheias, secção de vazão. Erosão- Condições de Fundação- Critérios de avaliação de segurança (tensões admissíveis na cantaria e
na alvenaria e avaliação das tensões instaladas com base em modelos
Estruturas de Alvenaria
8
na alvenaria e avaliação das tensões instaladas com base em modelos simples).
REABILITAÇÃOInjecções (caldas de cimento, silicatos, ...)Reflechamento de juntasReboco armado/encamisamentoReforço de ligações entre paredes ou outros elementosReforço de pisos/cobertura com lâmina de argamassa ou microbetão armadoIntrodução de elementos de contraventamentoReconstruçãoProtecção superfícial (rebocos e pinturas)
Ponte de Tavira
Antecedentes
Ponte com 3 arcos Romanos (?) e
4 arcos reconstruídos em 1656, segundo
“a forma da traça do Arquitecto Mateus de Couto
e do Engenheiro Pedro Santa Colomba”
Grandes danos quando das cheias de 3/12/1989
9
Ponte de TaviraDestruição de um talhamar e de 2 arcos (1989)
10
Inspecção e Ensaios
– Estudo Geotécnico (sondagens) – necessidade de consolidação das fundações
– Estudo Hidráulico – necessidade de fixação do leito do rio a montante e jusante da ponte
– Inspecção visual – necessidade de reconstrução da talhamar destruído
11
– Inspecção visual – necessidade de reconstrução da talhamar destruído
– necessidade de consolidação e reforço da ponte para evitar futura destruição pelas cheias
– necessidade de beneficiação geral
– Avaliação Estrutural – modelo 3D para comprovar a concepção do reforço da estrutura e fundações
Consolidação das Fundações
12
Consolidação das Fundações
13
Consolidação da Estrutura da Ponte
14
Reabilitação e beneficiação Geral
15
Vista Geral após a Reabilitação
16
Estruturas Metálicas
- Corrosão (aço corrente e ligações)- Necessidade de grande conservação- Baixa ductilidade e Resistência à fadiga (ferro fundido e aços antigos)- Encurvadura (barras comprimidas)
- Degradação/destruição da pintura (revestimento superficial)- Corrosão do aço
em especial em zonas de sobreposição de chapas de apoio de
PRINCIPAIS PROBLEMAS
ANOMALIAS
17
em especial em zonas de sobreposição de chapas de apoio detravessas de madeira ou laje de betão
- Corrosão nas Ligações – parafusos …
INSPECÇÃO BÁSICA OU DE ROTINAMapeamento das Anomalias (excepto se forem generalizadas)
- Corrosão de elementos metálicos- Corrosão de ligações- Deterioração da pintura
Aderência/destruiçãoEnsaios Básicos
- Espessura da tinta e aderência- Líquidos penetrantes em soldaduras
Estruturas Metálicas
INSPECÇÃO ESPECIAL- Extracção de Provetes para
Análise químicaEnsaio de tracçãoEnsaio de dobragemEnsaio de resiliência (Charpy)Ensaios de fadiga
- Controlo de soldaduras por radiografia
18
- Controlo de soldaduras por radiografia
REABILITAÇÃOSubstituição local (ou de elementos)Travamento dos elementos comprimidos Reforço com novas chapas ou perfisReforço com pré-esforço exteriorProtecção superficial
Pontes Metálicas – Caso de Estudo
Ponte de Soure no ramal Ferroviário de Alfarelos
Vistas Gerais
19
Pontes Metálicas – Caso de Estudo
Ponte de Soure no ramal Ferroviário de Alfarelos
Vistas Gerais
20
Pontes Metálicas – Caso de EstudoPonte de Soure no ramal Ferroviário de Alfarelos
Sobrecargas Ferroviárias
REGULAMENTO/ANO CARGAS POR METRO LINEAR
Circular Francesa – 1877 4.100 t/ml
Circular Francesa – 1891 3.33 t/ml
Regulamento Português – 1897(sobrecarga rebocada por duas máquinas da série 09-026)
3.055 t/ml
Comboio Regulamentar – 1897 3.38 t/ml
21
Comboio Regulamentar – 1897 3.38 t/ml
Combio Extra pesado – 1897 6.477 t/ml
Comboio Teórico – 1897 2.531 t/ml
Regulamento de Pontes Metálicas – 1929 7.992 t/ml
Regulamento de Solicitações em Edifícios e Pontes – 1961
8.508 t/ml
Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes – 1983
8.406 t/ml
Pontes Ferroviárias – Valores para uma ponte com 40m de vão(Ponte de Alfarelos)
Pontes Metálicas – Caso de Estudo
Ponte de Soure no ramal Ferroviário de Alfarelos
Deterioração
22
Pontes Metálicas – Caso de Estudo
Ponte de Soure no ramal Ferroviário de Alfarelos
Deterioração
23
Pontes Metálicas – Caso de Estudo
Ponte de Soure no ramal Ferroviário de Alfarelos
Deterioração
24
Pontes Metálicas – Caso de Estudo
Ponte de Soure no ramal Ferroviário de Alfarelos
Ensaios
Ensaio Nº Amostras Determinar
Análise Química 4 - teor em C Mn Si P e S
Tracção 4 - tensão limite de elasticidade e módulo de elasticidade- tensão de rotura
25
- tensão de rotura
Dobragem 4 - ângulo de dobragem em grau correspondente ao aparecimento (ou não) de fendas
Impacto (charpy) 12 - resistência ao choque do material
Fadiga 16 - tensão máxima de resistência à fadiga- curva S/N
Pontes Metálicas – Caso de Estudo
Ponte de Soure no ramal Ferroviário de Alfarelos
26
Pontes Metálicas – Caso de Estudo
Ponte de Soure no ramal Ferroviário de Alfarelos
Ensaios Tensão de Rotura
MPaAlongamento após Rotura
Ensaios de a1967 – CP 345 a 430 4.1 a 14.2%
Ensaio de 1993 – ISQ/A2P
(NP 10 002 de 1990)
Barra 364 – 381 9%
L 364 – 381 13 – 21%
27
(NP 10 002 de 1990) L 364 – 381 13 – 21%
Tensão Mínimade Rotura (MPa)
Alongamento Mínimo após
Rotura
Regulamento de
1897
360 25% Aço Laminado
340 13% Ferro Laminado
Regulamento dePontes Metálicasde 1929
400 22% Aço Laminado
Pontes Metálicas – Caso de Estudo
Ponte de Soure no ramal Ferroviário de Alfarelos
Ensaios
28
Pontes Metálicas – Caso de Estudo
Ponte de Soure no Ramal Ferroviário de Alfarelos
Ensaios de Resistência
Charpy (NP199451 de 1990)
e Ensaios de Dobragem (NP173)
O aço não cumpre os requisitos actuais para aplicação em pontes metálicas
Análise Química do Aço (EN10025)
29
Análise Química do Aço (EN10025)
Os ensaios mostraram que só excediam a percentagem máxima do fósforo
Conclusões dos Ensaios
Adoptou-se um coeficiente de envelhecimento de 0.8 pelo que os valores de cálculo adoptados foram
fsyr = 0.8 x 235 = 188MPa
∆σc = 128MPa (perfis)
90MPa (barras compostas)
Pontes Metálicas – Caso de Estudo
Ponte de Soure no Ramal Ferroviário de Alfarelos
Fundações
30
Pontes Metálicas – Caso de Estudo
Ponte de Soure no Ramal Ferroviário de Alfarelos
Sondagens
31
Pontes Metálicas – Caso de EstudoPonte de Soure no Ramal Ferroviário de Alfarelos
Reabilitação e Reforço
Avaliação das condições de segurança da ponte existente – necessidade de reforço
Solução adoptada para o reforço do tabuleiro
Reforço geral por aplicação de pré-esforço exterior complementado com o reforço local de um número reduzido de barras
32
Pontes Metálicas – Caso de EstudoPonte de Soure no Ramal Ferroviário de Alfarelos
Eficácia do Reforço:
cp cp+pe sci cp+pe+sc Deslocamentos a meio vão do tramo lateral
33
cp cp+pe sci cp+pe+sc
1 7 N + 144.7 -252.9 800.2 547.1
M 1.35 -4.09 18.69 14.6
2 21 N +57.4 -119.8 636.9 517.1
M 0.70 -4.1 16.8 12.7
3 2006 N -198.8 347.4 -1266.7 -919.3
M 2.8 -0.92 15.0 14.08
4 2020 N -64.9 152.8 -922.4 -769.6
M 0.80 -2.5 14.3 11.8
5 2130 N -46.2 82.3 -211.6 -129.3
M -0.07 -0.58 0.41 -0.17
6 2160 N -28.1 -11.1 -174.3 -185.4
M -0.07 -0.45 -0.04 -0.49
Deslocamentos a meio vão do tramo lateral
δcp = - 6.4mm
δPE = + 14.8
= -26.9mm
Esforços nos banzos a meio vão do tramo lateral
banzo
inferior
Ncp = 145kN
Ncp+PE = -253 (NPE = - 398kN)
Nsc = +800
Ncp+sc = 945 ; Ncp+PE+sc = 547.1
δmaxft
Pontes Metálicas – Caso de EstudoPonte de Soure no Ramal Ferroviário de Alfarelos
Reabilitação de Estruturas Metálicas
34
Pontes Metálicas – Caso de EstudoPonte de Soure no Ramal Ferroviário de Alfarelos
Reabilitação de Estruturas Metálicas
35
Pontes Metálicas – Caso de EstudoPonte de Soure no Ramal Ferroviário de Alfarelos
Reabilitação de Estruturas Metálicas
36
Pontes Metálicas – Caso de EstudoPonte de Soure no Ramal Ferroviário de Alfarelos
Reabilitação de Estruturas Metálicas
37
Estruturas de Betão Armado
PRINCIPAIS PROBLEMAS- Peso- Corrosão das armaduras- Ataque químico (CO2, Ácidos, ...) do betão
ANOMALIASCorrosão das armaduras. Delaminação do betãoDeterioração química do betão
38
Deterioração química do betãoFendilhaçãoDeformação excessivaEscorrimentos, ...
INSPECÇÃO BÁSICA Inspecção visual
Mapeamento das anomaliasMedição do recobrimentoMedição da profundidade de carbonatação (e penetração de cloretos)
INSPECÇÃO ESPECIALExtracção de carotes (macroanálise)
Ensaio de resistência/deformabilidadeEnsaio de avaliação da qualidade do betãoAnálise petrográfica
Extracção de provetes de açoEnsaio de resistência
Ensaios de avaliação do grau de velocidade de corrosãoNivelamento, medição de movimentos e de abertura de fendasMedição das acções na estruturaAvaliação do comportamento dinâmico da estrutura
Estruturas de Betão Armado
39
Avaliação do comportamento dinâmico da estrutura
AVALIAÇÃO
REABILITAÇÃOReconstrução do betão de recobrimento com microbetão betonado in situ
ou projectadoInjecção de fendas com resina epoxy para repor o monolitismoReforço para adição de armaduras exterioresEncamisamento das secçõesPré-esforço exteriorTratamento electroquímico e Protecção catódicaProtecção superficial e impregnação (inibidores de corrosão, ...)
VIADUTO DUARTE PACHECO
Vistas Gerais
40
VIADUTO DUARTE PACHECO
Vistas Gerais
41
VIADUTO DUARTE PACHECO
Vistas Gerais
42
VIADUTO DUARTE PACHECO
Inspecção e Ensaios
Projecto 1937 (Engº João Barbosa Carmona)
Data de Construção 1937 a 1944 (SEOP, Lda)
Betão Em Geral Pilastras
43
RBA Artº 10º (C ≥ 180 kg/cm2) σadm = 45 a 50 kg/cm2
cimento (kg) 300 250
areia (l) 400 400
brita (l) 800 800
VIADUTO DUARTE PACHECO
Inspecção e Ensaios
INSPECÇÃO EFECTUADA PELO LNEC EM 1993 E 1994
• Fendilhação orientada ao longo das armaduras longitudinais e
Fendilhação tipo Craquelé
Em especial no arco central e montantes, nas faces viradas a sul e nasconsolas do tabuleiro face inferior
44
• Carbonatação < 15 mm
• Cloretos Cl-< Cl
-crit a 2cm
• Microscopia Electrónica e DRX
- Compostos típicos de reacções álcalis-sílica (silicatos hidratados de cálcio ePotássio)
- Inertes reactivos – Grãos de sílex, quartzo reactivo, ...- Reactividade residual aos álcalis
VIADUTO DUARTE PACHECO
Inspecção e Ensaios
PLANTA AO NIVEL DO TABULEIRO - (LOCALIZAÇÃO DAS VIGAS E PILARES) CASCAIS
INSPECÇÃO DE 2001
Mapeamento de Anomalias
45
J.D
.
J.D
.
J.D
.
J.D
.
J.D
.
J.D
.
J.D
.
J.D
.
J.D
.
CASCAISPLANTA AO NIVEL DA FACE INFERIOR DO TABULEIRO - (LOCALIZAÇÃO DAS VIGAS E PILARES)
J.D
.
1234567891011
FAC32
FAC24 FAC23 FAC22
FAC26
FAC28
FAC29FAC30
FAC33
FAC27FAC31
FAC25
VIADUTO DUARTE PACHECOInspecção e Ensaios
INSPECÇÃO DE 2001
Mapeamento de Anomalias
ALÇADO LONGITUDINAL - FACE NORTE
ARCO SUL - PILAR EXTERIOR
CASCAIS
FAC6
GUARDA SUL _ FACE NORTE
46
ALÇADO LONGITUDINAL - FACE SUL LISBOA
GUARDA SUL _ FACE SUL
FAC11
VIADUTO DUARTE PACHECO
Inspecção e Ensaios
FACE CASCAIS
FAC8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10FACE LISBOA
12345678910
INSPECÇÃO DE 2001
Mapeamento de Anomalias
47
VIADUTO DUARTE PACHECO
Inspecção e Ensaios
INSPECÇÃO DE 2001
Mapeamento de Anomalias
48
VIADUTO DUARTE PACHECO
Inspecção e Ensaios
INSPECÇÃO DE 2001
Mapeamento de Anomalias
49
VIADUTO DUARTE PACHECO
Inspecção e Ensaios
INSPECÇÃO DE 2001Mapeamento de Anomalias
50
VIADUTO DUARTE PACHECO
Inspecção e Ensaios
51
VIADUTO DUARTE PACHECO
Inspecção e Ensaios
ALÇADO LONGITUDINAL
LISBOA CASCAISAVF VL AC VM AEM
52
VIADUTO DUARTE PACHECO
Inspecção e Ensaios
53
VIADUTO DUARTE PACHECO
Inspecção e Ensaios
54
80.0
85.0
90.0
95.0
100.0
0 10 20 30 40 50 60 70
Profundidade (cm)
Hu
mid
ade
(%) 1ª medição
2ª medição
3ª medição
4ª medição
5ª medição
VIADUTO DUARTE PACHECO
Inspecção e Ensaios
INSPECÇÃO DE 2001
Reactividade Residual e Efeito de tais Reacções na Deformabilidade e Resistência do Betão
Recobrimentos Carbonatação
55
Recobrimentos Carbonatação
Arcos – 12 a 82mm 8mmPilares – 16 a 74mm 9mmVigas – 11 a 86mm 18mmLaje – 6 a 29mm 18mm
Zonas protegidas – 16mm
Zonas não protegidas –22mm
VIADUTO DUARTE PACHECO
Inspecção e Ensaios
30 a 100 kΩcm – Boa qualidade do betão
INSPECÇÃO DE 2001
Resistividade do Betão
Conclusões da inspecção:
56
O problema principal são as reacções expansivas.
Este problema ocorre em toda a obra.
A maior espessura dos arcos centrais e pilares sobre estes arcos e a eventual maior concentração nestes elementos são a causa da diferenciação do estado actual destas reacções.
A corrosão ocorre em 2 situaçõesbaixo recobrimento (Laje, consola, ...)
fendilhação devida às reacções expansivas
As reacções alcalis sílica estavam em 2001 praticamente esgotadas pelo que o processo não terá evolução significativa no futuro
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
INTERVENÇÃO
1. REPARAÇÃO de zonas com betão delaminado ou muito fendilhado (reforço com malha de aço galvanizado)
2. REPARAÇÃO de fendas
> 1.0mm – injecção de calda de cimento + selagem
microbetão
argamassas
57
1.0mm > ω > 0.4mm – selagem superficialSELAGEM DE FENDAS COM MASTIQUE ACRÍLICO
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
INTERVENÇÃO
3. PROTECÇÃO GERAL
Pintura
Sistema Tipo 1 – Zonas mais afectadas (pilares, e arco central,pilastras e faces exteriores das vigas extremas doarco)
58
arco)Pintura espessa acrílica e > 500 µm e deformável
Sistema Tipo 2 – Zonas afectadas pela acção da água da chuva(pilares do viaduto, arcos e pilastras dos arcos laterais)
Impregnação hidrofuganteBarramento de fendasPintura acrílica e ≥ 180 µm
Sistema Tipo 3 – Zonas protegidas da obra (face inferior do tabuleiro)Pintura acrílica e ≥ 180 µm
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
INTERVENÇÃO
4. CONSOLAS
Substituição da laje existente com 0.07m de espessura por nova laje com 0.10m de espessura
59
5. MONITORIZAÇÃO
Corrosão − células de corrosão
Desempenho da Pintura − sensores de resistividade
Deformação/Expansão − sensores de fibras ópticas
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
60
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
61
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
62
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
63
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
64
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
65
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
66
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
67
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
68
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
69
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
70
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
71
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
72
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
73
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
74
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
75
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
76
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
77
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço – Modelação
78
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço – Concepção do Reforço Sísmico
79
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
80
VIADUTO DUARTE PACHECO
Projecto de Reabilitação e Reforço
81