manifestaÇÕes patolÓgicas de aparelhos...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS DE APARELHOS DE APOIO EM OBRAS DE
ARTE ESPECIAIS – ESTUDO PRÁTICO
FELIPE REZENDE GONÇALVES
2019
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MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS DE APARELHOS DE APOIO EM OBRAS DE
ARTE ESPECIAIS – ESTUDO PRÁTICO
FELIPE REZENDE GONÇALVES
Projeto de Graduação apresentado ao curso
de Engenharia Civil da Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro,
com parte dos requisitos necessários à
obtenção do título de Engenheiro.
Orientadora: Elaine Garrido Vazquez
RIO DE JANEIRO
Março de 2019
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MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS DE APARELHOS DE APOIO EM OBRAS DE
ARTE ESPECIAIS – ESTUDO PRÁTICO
Felipe Rezende Gonçalves
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE
ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL
DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A
OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.
Examinado por:
_________________________________
Prof. D.Sc. Elaine Garrido Vazquez,
Orientador
__________________________________
Prof. D. Sc. Flavia Moll de Souza Judice
_________________________________
Prof. D. Sc. Ricardo Valeriano Alves
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
MARÇO de 2019
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Gonçalves, Felipe Rezende
Manifestações Patológicas de Aparelhos de Apoio em obras de
artes especiais: Estudo de prático / Felipe Rezende Gonçalves–
Rio de Janeiro: UFRJ/Escola Politécnica, 2019.
xii, 76 p.: 29,7 cm.
Orientador: Elaine Garrido Vazquez
Projeto de Graduação – UFRJ / Escola Politécnica /
Curso de Engenharia Civil, 2019.
Referências Bibliográficas: p. 70-72
1.Aparelhos de apoio 2.Obras de artes especiais
3.Manutenção no MetrôRio 4. Ensaios em aparelhos de
neoprene
I. Garrido Vazquez, Elaine; II. Universidade Federal do
Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil.
III. Manifestações Patológicas de Aparelhos de Apoio em obras
de artes especiais: Estudo de prático
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Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica - UFRJ como parte dos
requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.
MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS DE APARELHOS DE APOIO EM OBRAS DE
ARTE ESPECIAIS – ESTUDO PRÁTICO
Felipe Rezende Gonçalves
Janeiro de 2019
Orientador: Elaine Garrido Vazquez
As pontes são elementos essenciais para transpor obstáculos no desenvolvimento da
sociedade moderna, possibilitando o transporte. Com o passar dos anos, os avanços dos
desafios e tecnologias construtivas, acarretaram em maiores complexidades a essas
estruturas e crescentes cuidados com a manutenção se fizeram necessários. Dentre os
elementos de estruturas de pontes, os aparelhos de apoio são componentes com funções
estruturais importantes, sendo essenciais para seu bom funcionamento e principalmente,
durabilidade de toda estrutura. Entretanto, existem métodos diversos, mas não conclusivos,
para a avaliação de funcionalidade e vida útil dos aparelhos de apoio. O trabalho tem como
objetivo avaliar as manifestações patológicas em aparelhos de apoio para assim, de acordo
com inspeções realizadas e com o diagnóstico de causas, definir suas melhores práticas e
tratativas para a manutenção e mitigação das patologias encontradas. O estudo prático foi
feito observando-se as estruturas atualmente sob manutenção do MetrôRio, onde os
aparelhos de apoio foram catalogados de acordo com metodologia proposta. Os resultados
obtidos foram fruto de avaliação da análise de campo, diagnóstico e comparação com
ensaios executados em aparelhos de apoio substituídos de acordo com método adotado.
Tendo como insumo ensaios nos aparelhos de apoio substituídos, foram propostas as
melhores tratativas e sugestões para evitar novas patologias.
Palavras – chave: Aparelho de apoio, obras de arte especiais, manifestação patológica,
manutenção
6
ABSTRACT
Bridges are essential elements to overcome obstacles in the development of modern
society, enabling displacements between places. Over the years, advances of challenges
and constructive technologies have led to more complexities structures and greater
attention with the maintenance became necessary. Among the elements of bridges
structures, structural bearings are components with important structural functions, being
essential for their proper functioning and, above all, the durability of any structure.
However, there are several, but not conclusive, methods for evaluating the functionality
and durability of structural bearings. The aim of this present study is to evaluate the
pathological manifestations of structural bearings for then, according to the inspections
carried out and the diagnosis of causes, define the best practices and treatments for the
maintenance and mitigation of the pathologies found. The case study was done observing
the structures under maintenance of MetrôRio, where the structural bearings were
cataloged according to the proposed methodology. The results obtained were from
evaluation of the field analysis, diagnosis and comparison with tests performed in structural
bearings replaced according to the method adopted. Based on tests on the replaced
structural bearings, the best treatments and suggestions were proposed to avoid new
pathologies.
Keywords: Structural bearings, engineering structure, pathologies, maintenance
7
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 9
1.1 APRESENTAÇÃO DO TEMA 9
1.2 OBJETIVO 11
1.3 JUSTIFICATIVA DA ESCOLHA DO TEMA 11
1.4 METODOLOGIA 12
1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO 13
2 CONTEXTUALIZAÇÃO 15
2.1 DEFINIÇÃO E HISTÓRIA DAS OBRAS DE ARTES ESPECIAIS 15
2.2 DEFINIÇÃO E HISTÓRIA DOS APARELHOS DE APOIO 17
2.3 TIPOS DE APARELHO DE APOIO 19
2.3.1 ARTICULAÇÕES EM CONCRETO 19
2.3.2 APARELHOS DE APOIO METÁLICOS 20
2.3.3 APARELHOS DE APOIO DE ELASTÔMERO 21
2.4 HISTÓRIA E CONCEITO DE MANUTENÇÃO 23
2.5 INSPEÇÕES 25
2.5.1 INSPEÇÕES DE OAES 26
2.5.1.1 CRITÉRIO DE CLASSIFICAÇÃO DE OAE 28
2.5.2 INSPEÇÕES NOS APARELHOS DE APOIO 29
2.6 MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM APARELHOS DE APOIO E SUAS CAUSAS 31
2.6.1 APARELHOS DE APOIO METÁLICOS E SUAS PATOLOGIAS 31
2.6.1.1 CAUSAS DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM APARELHOS METÁLICOS 32
2.6.2 APARELHOS DE APOIO DE CONCRETO E SUAS PATOLOGIAS 33
2.6.2.1 CAUSA DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM APARELHOS DE CONCRETO 35
2.6.3 APARELHOS DE APOIO DE NEOPRENE E SUAS PATOLOGIAS 35
2.6.3.1 CAUSAS DAS PRINCIPAIS PATOLOGIAS EM APARELHOS DE NEOPRENE 36
2.7 TRATATIVAS PARA AS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM APARELHOS DE APOIO 37
2.7.1 TRATATIVAS PARAS AS CAUSAS ENCONTRADAS EM APARELHOS DE APOIO METÁLICOS 38
2.7.2 TRATATIVAS PARAS AS CAUSAS ENCONTRADAS EM APARELHOS DE APOIO DE CONCRETO 38
2.7.3 TRATATIVAS PARAS AS CAUSAS ENCONTRADAS EM APARELHOS DE APOIO DE NEOPRENE 39
3. ESTUDO PRÁTICO DE MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS, SUAS CAUSAS E TRATATIVAS 40
3.1 ESTRUTURA DA MANUTENÇÃO 41
8
3.2 INSPEÇÕES NOS APARELHOS DE APOIO 42
3.2.1 ELEVADO CNV - SCR 43
3.2.2 ELEVADO TRG – MGR 44
3.3 IDENTIFICAÇÃO DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS E SUAS CAUSAS 46
3.3.1 BOJAMENTO 47
3.3.2 FISSURAS 48
3.3.3 FRETAGEM EXPOSTA 48
3.3.4 DEGRADAÇÃO DA VIGA LONGARINA 49
3.3.5 DEGRADAÇÃO DO BERÇO (PLINTO) 50
3.4 SOLUÇÃO PRÁTICA DE TRATATIVA – SUBSTITUIÇÃO DE APARELHO DE APOIO 51
3.4.1 MATERIAL E EQUIPAMENTOS DE APOIO 53
3.4.1.1 CILINDROS HIDRÁULICOS OU ELÉTRICOS 53
3.4.1.2 MACACO TÓRICO 54
3.4.1.3 CIMBRAMENTO 55
3.4.2 EXECUÇÃO 57
3.4.2.1 ELEVAÇÃO DO TABULEIRO 57
3.4.2.2 MANUTENÇÃO DO BERÇO E VIGA LONGARINA 59
3.4.2.2.1 PLINTO OU BERÇO 59
3.4.2.2.2 VIGAS LONGARINAS 62
3.4.3 SUBSTITUIÇÃO DO APARELHO DE APOIO 63
3.5 ENSAIOS LABORATORIAIS 64
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS 67
4.1 SUGESTÃO PARA FUTUROS TRABALHOS 68
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 70
ANEXOS 73
ANEXO A 73
ANEXO B 75
ANEXO C 76
9
1 INTRODUÇÃO
1.1 APRESENTAÇÃO DO TEMA
Segundo Pfèil (1979), as pontes são definidas como obras de transposição de
obstáculos à continuidade do fluxo normal de uma via.
De acordo com Meyer (2011), o tombamento de árvores afim de transpor córregos,
pode ser considerado como as primeiras pontes. Os sistemas de transporte são essenciais para
o desenvolvimento da humanidade, possibilitando o deslocamento de alimentos, água,
produtos e insumos de comércio. Com a constante evolução e expansão das sociedades,
juntamente com maiores distâncias, maiores obstáculos começaram a surgir ao caminho da
evolução. As pontes foram os primeiros elementos para transpor esses obstáculos,
possibilitar o transporte e alavancar o desenvolvimento humano.
Laner (2001) diz que essas estruturas em grandes centros urbanos são
indispensáveis e se possível imaginar suas ausências, as cidades ficariam caóticas.
As chamadas obras de artes especiais, conhecidas por sua sigla, OAE, são
construções de complexidades elevadas que possibilitam o avanço de vãos cada vez
maiores e ultrapassagem de obstáculos antes impensáveis. Com o aumento de magnitude
dessas construções, além de maiores investimentos, a manutenção dessas estruturas passa
a ser um fator cada vez mais importante para a engenharia. Uma vez que um grande custo
Figura 1 - Ponte da Caravana, Turquia (2019)
10
de implantação vem acompanhado de expectativa de vida útil extensa, durabilidade e
condição de utilização inalterada. De acordo com Vitório (2006) a realização de
manutenção adequada e contínua, garante maior vida útil da estrutura e desempenho
estrutural. Isso é possível por meio de inspeções frequentes, avaliação das anomalias
presentes, diagnosticando-as e lançando mão da melhor tratativa. Entretanto, por muitos
anos a manutenção de estrutura civil foi deixada em segundo plano, pois existia uma ideia
antiga de que as obras robustas durariam para sempre. (KLEIN et al, 1993)
Helene (1992) diz que as patologias são parte da engenharia onde se estudam os
sintomas, mecanismos, causas e origens. Desta forma, tornando possível indicar as
tratativas.
A manutenção de estruturas civis vem sendo objeto cada vez maior de estudo,
devido ao conceito, anteriormente não explorado, que é de durabilidade de vida útil dessas
estruturas. Existia, principalmente no Brasil, uma falta de preocupação quanto a
durabilidade e manutenção de algumas estruturas, principalmente por sua robustez passar
uma imagem de que seria uma construção durável ad infinutum. E como consequência, os
custos de manutenção dessas estruturas passaram a ser assuntos preocupantes, desde a
concepção do projeto até sua posterior manutenção.
Foram desenvolvidas algumas técnicas para apoiar a manutenção tais quais
classificações das OAEs como uma estrutura, quanto ao seu nível de criticidade a partir de
inspeções visuais, por exemplo. Entretanto, devido à complexidade da estrutura e
quantidade de elementos envolvidos, um elemento tem avaliação essencial e bem indicativa
na vida útil da estrutura, o aparelho de apoio, mostrado na figura 2.
Figura 2 - Aparelho de apoio de neoprene – Fonte: Arquivo
MetrôRio (2018)
11
Os aparelhos de apoio são componentes com funções estruturais importantes, sendo
essenciais para o bom funcionamento e durabilidade da estrutura como um todo. Portanto,
pode-se dizer que o conhecimento do estado dos aparelhos de apoios é um bom sinal e
representa bem o estado da OAE em sua totalidade, em termos estruturais. Portanto a
análise de suas patologias, causas e origens, tem grande importância na definição da
tratativa e manutenção das pontes, elevados e viadutos.
1.2 OBJETIVO
O objetivo geral do trabalho é detalhar e estudar a manifestação patológica presente
em aparelhos de apoio localizados das estruturas das obras de artes especiais do MetrôRio.
Apresentando sugestão e tratativas para essas patologias por meio de medidas preventivas,
corretivas ou mesmo a substituição de estruturas.
1.3 JUSTIFICATIVA DA ESCOLHA DO TEMA
A extrema importância do serviço metroviário fornecido para a população do Rio
de Janeiro, fornecendo meio de transporte de massa, rápido e seguro para centenas de
milhares de passageiros por dia e a importância dos elevados da linha 2 do MetrôRio para
sua operação são elementos motivadores para um estudo mais aprofundado e cuidadoso em
todo o processo de manutenção.
A cultura de manutenção preventiva de infraestruturas civis no Brasil ainda é
recente, o que ocasiona, desde a graduação de um engenheiro civil, um enfoque maior na
implantação, deixando a manutenção de lado. Entretanto, a ausência de estratégias para
conservação das estruturas, podem ocasionar, além de efeitos colaterais quanto a
segurança, confiabilidade e vida útil da estrutura, gastos crescentes com manutenções
corretivas, podendo acarretar dessa forma, em indisponibilidade da estrutura por longos
períodos durante manutenções mais pesadas. Portanto, a negligência da manutenção de
estruturas pode trazer além de prejuízos materiais e financeiros, sérios problemas para a
sociedade, como a indisponibilidade do serviço metroviário, por exemplo.
12
Utilizados como exemplos no presente trabalho, os aparelhos de apoio dessas
estruturas são excelentes termômetros para suas condições de durabilidade, mas não apenas
uma amostra de toda estrutura, o aparelho de apoio por si só, já pode representar um ponto
de manutenção da estrutura, portanto, seu monitoramento contínuo por meio de inspeções
é considerado muito importante, no processo de gestão da manutenção de OAEs.
Desta forma, a manifestação de patologias em um elemento tão importante, exige
uma análise teórica abrangente para que as soluções tomadas sejam mais efetivas tanto
financeiramente quanto no aspecto técnico.
E além de todo aspecto de segurança da estrutura e dos seus usuários, a ordem
econômica mundial de hoje, exige que os recursos disponíveis sejam utilizados com
eficácia, por isso, planejamento e gestão são essenciais para a entrada na manutenção
preventiva ou corretiva, além de possíveis ajustes técnicos.
1.4 METODOLOGIA
A metodologia utilizada para a elaboração do presente trabalho consistiu em
pesquisa bibliográfica, consultas normativas e avaliações de estudos, inspeções executadas
e observações práticas de soluções adotadas.
Foram consultados diversos trabalhos de conclusão de curso de graduação, teses de
mestrado, doutorado e pós graduação. Também serviram como base de consulta e
direcionamento, normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e sobre o
assunto, além de material de apoio de cursos, apresentações em congressos e diretrizes
utilizadas por órgãos como Associação Brasileira de Manutenção, Departamento Nacional
de Infraestrutura de Transportes (DNIT) entre outros.
Na metodologia foram utilizados os seguintes passos: o levantamento dos viadutos,
elevados e pontilhões existentes na malha metroferroviária; seleção das obras de artes
especiais a serem vistoriados; seleção dos critérios utilizados na avaliação das patologias;
dados obtidos junto aos projetos; realização das inspeções visuais; análise comparativa
entre os viadutos, baseada na NBR 9452/2016 - Inspeção de pontes, viadutos e passarelas
13
de concreto, para determinar a ordem de prioridade para as tratativas; e sugestão de
intervenções futuras em cada OAE.
Após as avaliações foram observadas diversas anomalias, dentre elas: bojamento
dos aparelhos de apoio, rompimento do cobrimento de Neoprene, fretagem exposta,
deslocamentos horizontais excessivo, além de patologias ao entorno como a presença de
umidade nas cabeças dos pilares, fissuras nas vigas longarinas, armaduras expostas,
manchas de mofo, presença de vegetação, pombos, entre outras. Os resultados observados
conduzem para uma análise comparativa entre as anomalias encontradas nos viadutos,
objetivando buscar similaridades entres elas e assim poder determinar possíveis causas para
seu aparecimento, entender as origens e desta forma, avaliar as melhores tratativas para
cada conjunto de patologias nos aparelhos de apoio.
1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO
A estrutura desta monografia está dividida em quatro capítulos. Sendo o primeiro
capítulo uma introdução à importância do tema escolhido, apresentando os objetivos do
trabalho, a justificativa da escolha do tema, a metodologia utilizada e a estrutura do
trabalho.
No segundo capítulo foram relatados os conceitos, história e definição relacionados
as pontes, elevados, viadutos, e aparelhos de apoio. Foram detalhados os procedimentos de
inspeção em Obras de Artes especiais, detalhando as inspeções em aparelhos de apoio.
Foram avaliadas as manifestações patológicas mais comuns encontradas nesse tipo de
inspeção, tanto no aparelho de apoio quanto nos elementos adjacentes, foram apresentados
estudos científicos sobre essas manifestações e suas causas. Em seguida foram abordadas
as tratativas mais comuns e eficientes para as patologias encontradas.
No terceiro capítulo foram abordados todos os itens no plano prático de uma
avaliação de manifestações patológicas, executado nos aparelhos de apoio localizados ao
longo da estrutura metroferroviária do Rio de Janeiro, iniciando pela inspeção,
identificação, diagnóstico, causas e definindo as tratativas plausíveis.
14
No quarto capítulo foram feitas as considerações finais sobre o tema considerando
aspectos positivos e negativos e efetividade do processo de manutenção, considerando as
tratativas adotadas para as patologias encontradas. Foram apresentados ainda ensaios que
tiveram resultados comparados com as patologias, causas e tratativas normalmente
aplicadas.
Por fim são apresentadas as referências bibliográficas e anexos.
15
2 CONTEXTUALIZAÇÃO
2.1 DEFINIÇÃO E HISTÓRIA DAS OBRAS DE ARTES ESPECIAIS
As estruturas de pontes são chamadas de “Obras de Artes Especiais”, ou
simplesmente OAE. Essa nomenclatura é dada para diferencia-las de estruturas chamada
de “Obras de Artes Correntes” que podem receber um projeto típico, corrente, por sua
complexidade reduzida.
De acordo com Meyer (2011), o tombamento de árvores afim de transpor córregos,
pode ser considerado como as primeiras pontes.
Os sistemas de transporte são essenciais para o desenvolvimento da humanidade,
possibilitando o deslocamento de alimentos, água, produtos e insumos de comércio e
potencializando a evolução de uma civilização. Com a expansão territorial contínua, alguns
obstáculos maiores passaram a surgir, sendo necessário para o ser humano transpor esses
obstáculos de maior porte. A figura 3 mostra um projeto de ponte de 1768.
Desta forma, iniciou-se a busca de materiais que melhor se adequassem as
necessidades da construção de uma ponte. Madeira e pedra foram os primeiros e mais
rústicos elementos a serem utilizados na construção de pontes. Com o passar dos anos, as
soluções de concreto, já conhecidas por Maias e Romanos, entretanto ainda não utilizada
para as pontes, e soluções metálicas, intensificadas após a revolução industrial, passaram a
figurar como uma excelente solução em termos de materiais para o estudo das pontes.
Entretanto, as técnicas construtivas desenvolvidas ainda primitivamente, com uso
de pedras e madeiras, não garantiria os vãos que a engenharia é hoje capaz de vencer. Para
Figura 3 - Projeto da Ponte de Neuilly (1768) - Notas de aula do curso de pontes em
concreto armado e protendido - Poli/UFRJ
16
isso, o conhecimento técnico passou por evoluções ao longo dos séculos, como exposto no
quadro 1.
Quadro 1 - Evolução da técnica - Notas de Aula de Pontes em CA e CP (Adaptado) -
Poli/UFRJ (2018)
ATÉ SÉCULO
XVII:
Os resultados das raras investigações a respeito do
comportamento estrutural eram limitados ao restrito meio científico.
As primeiras pesquisas sobre o comportamento elástico de estruturas
simples foram efetuadas por Leonardo da Vinci (1452-1519), Galileo
(1564-1642) e Robert Hooke (1635-1703).
SÉCULO XVIII:
Os resultados científicos começaram a ser aplicados. As
primeiras escolas de engenharia foram fundadas. O desenho técnico
evoluiu a partir de pinturas das vistas ortogonais.
SÉCULO XIX:
A construção das primeiras ferrovias foi decisiva para o
avanço da Engenharia estrutural. Desenvolveu-se a Teoria da
Elasticidade e suas especializações (estados planos, placas, cascas,
etc.). Foram estabelecidos métodos para análise hiperestática de
arcos e treliças.
PRIMEIRA
METADE DO
SÉCULO XX:
Com o surgimento do concreto armado foram aprimoradas as
técnicas de análise de estruturas. Desenvolveram-se métodos
gráficos, soluções por analogias, e processos aproximados, tal como
o método das diferenças finitas. No entanto os métodos
desenvolvidos recaiam em sistemas de equações cuja solução
(manual), para uma quantidade razoável de incógnitas, era
impraticável. A computação era efetuada basicamente com réguas de
cálculo.
SEGUNDA
METADE DO
SÉCULO XX:
Com o surgimento dos computadores, foram desenvolvidos os
primeiros programas automáticos para análise de estruturas de barras.
A generalização do processo de discretização de um sistema
estrutural inspirou o desenvolvimento do Método dos Elementos
Finitos. Nas últimas décadas do século XX, o computador pessoal
impulsionou ainda mais a evolução dos métodos numéricos.
17
2.2 DEFINIÇÃO E HISTÓRIA DOS APARELHOS DE APOIO
De acordo com o DNIT (2010), os aparelhos de apoio devem transmitir as cargas
da superestrutura a mesoestrutura e permitir movimentos oriundos de retração, dilatação
ou contração térmica e uso da estrutura. Além de permitir rotações provocadas pelo uso
da OAE.
Nos primórdios das construções para facilitar locomoções, as pontes principalmente
constituídas de madeira, precisavam suportar pouca carga e por esse motivo, a presença
de aparelhos de apoio não era discutida. Lorenz apud Vieira (2013) menciona que no
princípio, as pontes eram consideradas como corpos rígidos e apenas com a evolução do
estudo e da técnica, entendeu-se que elas deveriam ser entendidas como elementos
capazes de produzir movimento.
De acordo com Eggert e Kauscke (1996), os aparelhos de apoio são elementos que
tem como objetivo possibilitar as condições para as quais os cálculos estruturais foram
embasados. Desta forma definidos, ripas de madeira já eram encontradas nas primeiras
pontes, possibilitando moderada flexão e distribuindo e amenizando cargas, por meio de
sua elasticidade, para a infraestrutura.
Com a introdução do aço como material de construção das pontes, o deslocamento
horizontal devido a dilatação começou a ser um problema para as construções. As pontes
já existentes de madeira não eram tão afetadas pela variação de temperatura devido ao
seu coeficiente de dilatação em relação a temperatura. Já as pontes construídas em
alvenaria e pedras, não passavam por mudanças bruscas pois possuíam grande massa de
material para absorver e diluir toda possível dilatação causada pela variação de
temperatura.
A Southwark Bridge, mostrada na figura 4, foi um exemplo de acidente causado
pela introdução do ferro fundido nas construções, sem a devida preocupação com a
movimentação causada pela dilatação. A estrutura tinha arcos de cerca de 60 metros, que
foram apoiados, de forma rígida, sobre os pilares da construção, causando a destruição
do pilar de alvenaria que suportava a superestrutura da ponte.
18
Segundo Vieira (2013), passou a ser objetivo de estudos, liberar movimentos em
sentido longitudinal e transversal. Em primeiro momento, utilizou-se placas planas
lubrificadas, logo evoluindo para rolos, afim de superar o atrito ao deslizar. Apesar de
resolver a transmissão de carga e o problema que a dilatação trazia à ponte, esses
aparelhos apresentavam elevadas tensões pois reduziam pontos de contato e tinha difícil
conservação.
Com o avanço da tecnologia, introdução do concreto armado e protendido, as OAEs
foram projetadas para vão cada vez maiores e suportando cargas ainda maiores e tiveram
complexidade aumentada. Pode-se assumir então, que a origem destes aparelhos nas
Obras de Arte, prende-se a questões relacionadas com problemas de transmissão de
esforços entre peças estruturais, dimensionadas para resistir a cargas de tráfego, variações
de temperatura, efeitos de retração, fluência e expansão dos materiais, movimentos de
rotação e translação, entre outros. VIEIRA (2013)
Após uma passagem por aparelhos de apoio em concreto, é disseminado o uso de
aparelhos de apoio constituídos de materiais sintéticos, plásticos e borrachas, visando
maior resistência a agressividade de meio, além de possibilitar movimentos, como a
rotação, com áreas de contato maiores que as utilizadas dos aparelhos metálicos. De
acordo com Vieira (2013), a questão da transmissão de carga e possibilidade de
movimentos em cada sentido foi resolvida, entretanto a durabilidade desses elementos
ainda é um problema. Motivando o trabalho com foco na manutenção, onde as
peculiaridades desse tópico serão abordadas mais adiante.
Figura 4 - Southwark Bridge - www.visitlondon.com, 2009
19
2.3 TIPOS DE APARELHO DE APOIO
2.3.1 ARTICULAÇÕES EM CONCRETO
As articulações em concreto geram perda de continuidade estrutural entre a
superestrutura e a meso estrutura, proporcionando a transferência de esforços entre os
elementos. Normalmente são utilizados em OAE de concreto. Como limitação ao seu uso,
os apoios de concreto permitem apenas rotações em seu eixo. Entretanto, apesar do baixo
custo e razoável desempenho, não apresentam margem para substituições, tendo assim,
caído em desuso ao longo do tempo, ainda que tenham funcionado de maneira satisfatória
ao longo de seu uso.
Entre seus principais tipos encontramos os apoios tipo Mesnager, exposta na figura 5,
no qual as reações são absorvidas pelas armaduras.
Figura 5- Ligação tipo Mesnager - Notas de aula curso de Pontes em concreto armado e
protendido - Poli/UFRJ (2018)
20
E o apoio tipo Freyssinet, visto na figura 6, no qual o concreto absorve as reações e só
haverá armaduras caso exista a possibilidade de ação de tração no apoio.
2.3.2 APARELHOS DE APOIO METÁLICOS
Os aparelhos de apoio metálicos podem ser obtidos combinando-se adequadamente
chapa e roletes metálicos.
Foram os primeiros tipos de aparelhos de apoio utilizados, principalmente devido a
abundância e trabalhabilidade, além de alta resistência. Ainda são utilizados ao longo de
OAE ferroviárias e rodoviárias. Entretanto, são elementos que exigem manutenção
constante, pois são expostos a corrosão e podem sofrer limitações de movimentos devido
ao bloqueio de detritos.
As articulações metálicas são consideradas aparelhos de apoio metálicos. Estes
permitem movimentos rotacionais impossibilitando ao mesmo tempo movimentos
longitudinais. No fundo, estes aparelhos consistem numa chapa que roda em torno de um
eixo formando uma articulação metálica simples, como o exemplo da figura 7.
Figura 6 - Ligação Freyssinet - El Debs e Takeya (2009)
21
Entre seus tipos mais comuns estão os Aparelhos de apoio de rolete e Aparelhos de
apoio tipo pêndulo; Aparelhos de apoio esféricos ou cilíndricos; Aparelhos de apoio fixos.
2.3.3 APARELHOS DE APOIO DE ELASTÔMERO
Os aparelhos de apoio metálicos e de concreto expõem alguns problemas que
desencoraja seu uso, seja no sentido de dificuldade de manutenção, propriedade deficiente
dos materiais ou até mesmo o custo embutido. Portanto, buscou-se ao longo do tempo,
elementos que pudessem cobrir todas as necessidades de um aparelho de apoio em OAE,
desta forma surgiram os aparelhos de apoio em elastômero, a base de policloropreno, cujo
nome comercial difundido é o neoprene que por ser um produto industrializado, apresenta
maior uniformidade de características físicas, além de excepcional resistência à luz e ao
ozônio, proporcionando, portanto, durabilidade sensivelmente superior à de outros tipos de
elastômeros.
A utilização deste tipo de aparelho de apoio gera uma ligação entre a superestrutura
e a mesoestrutura da obra de arte especial, apresentando comportamento satisfatório em
termos de deslocamentos, deformações e durabilidade, potencializados respectivamente
pelos módulo de deformação transversal e longitudinal baixos e alta resistência a condição
Figura 7 - Aparelho de apoio tipo pêndulo (2019)
22
de contorno, como agressividade corrosiva do meio, por exemplo. A deformabilidade do
aparelho elastomérico pode ser vista na figura 8 durante um ensaio.
Também são permitidos movimentos de rotação, se bem que este tipo de
movimentos gera alguma resistência à compressão normal na direção vertical por via da
resistência do neoprene. O angulo de rotação de um aparelho de apoio é função da largura
e da altura do aparelho, mas são sempre ângulos de pequena amplitude (FREIRE, 2008).
Com a evolução tecnológica e consequentemente, melhores tecnologias
construtivas, cada vez maiores vãos passaram a ser desafios a serem vencidos por pontes e
viadutos, desta forma, a robustez dessas obras e consequente solicitação dos aparelhos de
apoios foram aumentando com o passar dos tempos. Desta forma, com maiores cargas, os
elastômeros por si só não eram suficientes, então, em 1948 foram realizados testes com
redes metálicas como reforço afim de impedir o escoamento lateral, confinando a estrutura
e permitindo maior tensão de compressão. Entretanto essa solução se mostrou deficiente
pois fissuras nos elastômeros apareciam devido a concentração de cargas causadas pelas
redes metálicas. (DA SILVA, 2016)
Desta forma, passou a ser empregado nos aparelhos de apoio de neoprene, um
reforço de chapas de aço, formando assim um único aparelho intercalado com neoprene e
chapas de aço de espessura reduzida, tal que as chapas de aço exercem como principal
Figura 8 – Controle de qualidade de aparelhos de apoio – www.ipt.br
(2018)
23
função, ‘cintamento’ evitando a deformação excessiva do bloco e aumentando a tensão
admissível da peça. O aço atuava confinando o elastômero por meio da aderência oriunda
da vulcanização.
Essa peça constituída por neoprene e chapas de aço unidas por vulcanização é
comumente chamado de aparelhos de apoio de neoprene fretado, cintado ou laminado,
detalhe visto na figura 9. No processo de fabricação, são alternadas chapas de aço e
elastômeros vulcanizadas em conjunto, já produzindo em dimensões finais de projeto.
Desta forma estão garantidos tantos os cobrimentos laterais e superficiais, evitando a
exposição das chapas de aço ao ar e minimizando as possibilidades de corrosão.
Existe ainda, mais um tipo de associação de material com os aparelhos de neoprene.
Com o principal objetivo de reduzir as reações horizontais no elemento, é comum a
introdução na superfície de contato da estrutura com o aparelho, uma lâmina de Teflon ou
Neoflon. A característica útil dessa lâmina é o coeficiente de atrito extremamente baixo
quanto exposto a altas pressões. Desta forma, a estrutura passa a apresentar maior
mobilidade horizontal.
2.4 HISTÓRIA E CONCEITO DE MANUTENÇÃO
A origem da palavra “MANUTENÇÃO” vem do latim “MANUS TENERE”, que
significa manter o que se tem. De acordo com Ferreira (2010), os militares guardavam o
sentido de manter, nas frentes de combate, toda a estrutura bélica em condições de combate,
ou seja, operantes.
Figura 9 - Aparelho de elastômero fretado - Notas de aula curso de Pontes em CA e CP -
Poli/UFRJ
24
De acordo com Kardec e Nascif (2009), o processo de manutenção se desenvolveu
ao longo de quatro gerações, sendo a primeira geração, anterior a segunda guerra mundial,
caracterizada por manutenções corretivas, devido a menor pressão nos processos
produtivos. Entre os anos 50 e 70, a segunda geração foi necessário maior foco na produção
e consequente preocupação na disponibilidade dos equipamentos que passaram a sofrer
manutenções preventivas e intervalos fixos de tempo. A terceira geração, após a década de
70, se caracterizou pela crescente preocupação na disponibilidade das máquinas,
impulsionada por equipamentos mais robustos e sofisticados, potencializando o conceito
de confiabilidade. Nessa geração ganhou força a preocupação com a relação custo
benefício. É crescente, também, o uso de outros equipamentos como computadores e
softwares no apoio a manutenção. Inicia-se assim a observação da existência de padrões de
falhas. A quarta geração, por volta nos anos 90, caracterizou-se por minimizar o risco de
falhas, sendo assim, a disponibilidade e confiabilidade ganham ainda mais importância. A
prática de análise de falhas é definitivamente estabelecida. É maior a preocupação com
todo o processo de manutenção, principalmente segurança. O custo da manutenção também
ganha foco, causando racionalização das preventivas e fortalecimento de projetos voltados
para confiabilidade dos equipamentos como um todo.
A Associação Brasileira de Manutenção (2004), apud Salermo (2005) referencia a
manutenção como um elo de integração entre os responsáveis pelas atividades de
conformidade e inovação, tendo como foco a melhoria contínua do sistema e a subsistência
do ritmo adequado das operações.
De acordo com Gomide et al (2006), apud Villanueva (2016), pode-se entender a
Manutenção em Edificações como o conjunto de atividades técnicas, operacionais e
administrativas que garanta o melhor desempenho da edificação para atender as
necessidades dos usuários, com confiabilidade e disponibilidade, ao menor custo possível.
Segundo Gomide et al (2006), o processo de manutenção é comum em máquinas e
equipamentos, porém não tem a mesma abordagem para as edificações. A carência dessa
abordagem acarreta em soluções improvisadas nas edificações brasileiras.
25
De acordo com Costa (2013), diversas definições são apresentados, a maioria com
enfoque nos aspectos preventivos, de conservação e corretivos; mas é válido observar a
evolução que incluiu nas definições os aspectos humanos, de custos, questão ambiental e
de confiabilidade, como consequência do aumento da importância e responsabilidades da
manutenção dentro das organizações.
Segundo a NBR 5462/1992, apud Castro (2007) a manutenção é uma prática que
envolve ações técnicas e administrativas, as quais, juntas, manterão ou devolverão a um
item a capacidade de desempenhar determinada função.
Mais importante é perceber, Kardec e Nascif (2009) expõem que na quarta geração
da manutenção, a eficiência é incorporada a eficiência organizacional de uma empresa,
pois, qualquer que seja o ramo de atuação, a manutenção estará presente no decorrer do
tempo.
De acordo com Filipe (2006), o produto ou serviço é elemento chave em uma
empresa. Dentre os constituintes desse elemento, a manutenção se destaca como uma das
áreas de menor eficiência, principalmente em edificações. Portanto, é coerente que a
manutenção tenha menor peso no seu custo direto (mão de obra, serviços contratados) e
maior peso no seu desempenho e contribuição para o resultado final do negócio, pois a
manutenção é chave para criar capacidade produtiva e otimização. Entretanto, apenas a
falta de manutenção é tangível, possível de ser vista e medida por meio de falhas e
repercussões.
Desta forma, quando pensa-se em manutenção de pontes, elevados e viadutos, é
essencial que se pense em um efetivo processo de monitoramento. Comumente, esse
monitoramento no Brasil e no mundo é feito por meio de inspeções visuais.
2.5 INSPEÇÕES
De acordo com a NBR5674/1999, a inspeção pode ser definida como “Avaliação do
estado da edificação e de suas partes constituintes, realizada para orientas as atividades de
26
manutenção.” Desta forma, é importante que uma campanha de inspeção tenha como
resultado, um relatório de claro de inspeção.
Cremonini e John (1998) ressaltam que os levantamentos de campo consistem na
inspeção de produtos em uso, com a finalidade de avaliar o seu desempenho, e que a
inspeção normalmente é realizada apenas com o emprego dos sentidos humanos. A
avaliação de desempenho é feita de maneira direta e o avaliador expressa seu grau de
satisfação frente a uma situação. Esse grau de satisfação comumente é avaliado sem
intermediação de ensaios e medições.
Segundo Castro (2007), é essencial que os processos de inspeção sejam criteriosos,
visto que muitas vezes, devido ao baixo investimento em manutenção e complexidade de
estruturas, alguns elementos não são visíveis, mantendo o gestor da edificação sem
informações em relação a dado objeto.
De acordo com Vitório (2006), a eficácia da inspeção depende, em grande parte da
qualificação e experiência do vistoriador. Na França e nos Estados Unidos, são definidos
aspectos a serem atendidos pelo profissional responsável, que nesses países deve ter a
formação de engenheiro, ter experiência em inspeção e ter graduado em curso específico
baseado no Manual de formação de inspetores de pontes, curso que tem duração entre 2 e
4 semanas. No Brasil, não é exigido curso adicional, porém a atividade de vistoria, perícia,
laudo e parecer técnico, deve ser exercida por engenheiro civil.
2.5.1 INSPEÇÕES DE OAES
De acordo com o CREA-RS, após levantamento sobre a efetiva manutenção das
OAEs sob responsabilidade de cada município, foi montado o seguinte diagnóstico: 90,9%
não possuem cadastro das estruturas e 99,7% não possuem Planos de Manutenção. 81,3%
dos municípios não realizam vistoria rotineira em suas OAEs, 91,8% não possuem
designação de responsável técnico e 88,5% não realizaram contratos de manutenção nos
últimos 5 anos.
27
O primeiro passo para a gestão do processo de manutenção é o constante
monitoramento de todos os elementos das estruturas a serem geridas em um plano de
manutenção estruturado.
A cultura de inspeção e manutenção de Obras de Arte Especiais (OAE`s) (pontes
rodoviárias, ferroviárias, viadutos, etc.) no Brasil é recente, sendo da década de 80 os
primeiros estudos de patologias nas estruturas. Existe norma específica para os trabalhos
de inspeções em pontes, viadutos e passarelas de concreto, NBR 9452/2016.
As inspeções são primordiais para caracterização dos elementos constituintes da
OAE e por conseguinte, sua classificação de acordo com critérios estabelecidos na norma
NBR 9452/2016. Cada elemento tem sua avaliação feita de acordo com aspectos visuais
específicos definidos na norma.
Segundo a NBR 9452/2016 são considerados os seguintes tipos de inspeções: A
inspeção cadastral é a primeira inspeção a ser realizada afim de conhecimento de toda a
estrutura da obra, entre seus elementos essenciais, estão: registro fotográfico e classificação
da OAE, de acordo com parâmetros estabelecidos em norma.
A inspeção rotineira é inspeção de acompanhamento periódico, visual, com ou sem
a utilização de equipamentos e/ou recursos especiais para análise ou acesso, realizado em
prazo não superior a um ano. Na inspeção rotineira deve ser verificada a evolução de
anomalias já observadas em inspeções anteriores, bem como novas ocorrências, reparos
e/ou recuperações efetuadas no período.
A inspeção especial deve ser pormenorizada e contemplar mapeamento gráfico e
quantitativo das anomalias de todos os elementos aparentes e/ou acessíveis da OAE, com
o intuito de formular o diagnóstico e prognóstico da estrutura. Pode ser necessária a
utilização de equipamentos especiais para acesso a todos os componentes da estrutura,
lateralmente e sob a obra e, se for o caso, internamente, no caso de estruturas celulares.
A inspeção extraordinária deve ser apresentada em relatório específico, com
descrição da obra e identificação das anomalias, incluindo mapeamento, documentação
28
fotográfica e terapia recomendada. Pode ser necessária a utilização de equipamentos
especiais para acesso ao elemento ou parte da estrutura.
As atividades tem como objetivo avaliar condições funcionais, estruturais e de
durabilidade, dando subsídio ao planejamento e gestão da manutenção.
2.5.1.1 CRITÉRIO DE CLASSIFICAÇÃO DE OAE
Segundo a NBR 9452/2016, as OAEs são classificadas de acordo com parâmetros
estrutural, funcional e de durabilidade, além da gravidade dos problemas relacionados. Os
parâmetros estruturais relacionam-se a estabilidade global da estrutura e sua capacidade de
absorver as cargas para as quais foi dimensionada, de acordo com os critérios de estado
limites últimos e estado limite de serviço.
Os parâmetros funcionais referem-se à capacidade da estrutura de desempenhar a
função para a qual foi dimensionada, ou seja, ainda que estável estruturalmente, a estrutura
deve apresentar condições de uso adequadas. Nesse quesito levam-se em conta gabaritos,
visibilidade, conforto e segurança aos usuários.
Os aspectos de durabilidade são diretamente relacionados a sua vida útil, ou seja, o
tempo em que a estrutura ainda tem capacidade de se manter em serviço garantido todos
os parâmetros anteriores. São indicadores, aspectos relacionados a resistência da estrutura
quanto ao ambiente local. Portanto nesse aspecto, a agressividade do meio em que a
estrutura se encontra deve ser avaliada juntamente com as condições encontradas em
inspeções, com o objetivo de inferir a velocidade de evolução de patologias dadas as
condições. Desta forma a NBR 9452/2016 apresenta uma tabela explicitando cada nota de
classificação e seu reflexo em termos de condição estrutural, funcional e durabilidade.
Tabela presente no Anexo A.
A NBR9452/2016 define ainda que a classificação final de uma OAE deve ser
apresentada, onde são consolidadas todas as notas em relação aos parâmetros e elementos
constituintes de uma OAE. A nota final de cada parâmetro corresponderá a menor nota
avaliada entre os elementos que constituem a OAE. Conforme explícito na figura a seguir.
29
A NBR9452/2016 traz em seu anexo A, um roteiro básico para fichas e inspeções
cadastrais, são descritos os documentos iniciais propostos tais quais dados de projetos de
obra, registro de execução e alterações dadas na fase construtiva, registros de inspeções
anteriores, entre outros elementos que possam fornecer mais insumos para a definição das
causas e melhores tratativas. Desta forma, além da parte documental e cadastral, a norma
explicita ainda as anomalias que devem ser registradas na ficha de inspeção, separadas por
elementos onde elas podem ser observadas, no Anexo B.
2.5.2 INSPEÇÕES NOS APARELHOS DE APOIO
Por serem elementos importantes e representativos da estrutura da ponte como um
todo, os aparelhos de apoio são primordiais em uma análise de classificação de pontes.
Desta forma, não podendo ser negligenciada suas implicações na estrutura global da obra.
Segundo Freire e Brito (2006), a inspeção dos aparelhos de apoio não pode se limitar
ao espaço onde estão posicionados e ao elemento. É necessário identificar o funcionamento
geral da obra de arte estudada e verificar a compatibilidade com o comportamento atual
dos aparelhos de apoio.
Segundo o Departamento Nacional de Infraesturutra de Transportes (2004), os
aparelhos de apoio são, em virtude de sua localização, elementos estruturais de difíceis
inspeções, todavia é primordial que o seu comportamento seja acompanhado pelos
inspetores de acordo com os seguintes procedimentos gerais expostos no quadro 2.
Figura 10 - Modelo de ficha de classificação da OAE - Fonte: ABNT NBR 9452/2016
30
Quadro 2 - Itens a serem inspecionados - DNIT (2004)
Verificações de acordo com recomendação do DNIT (2004)
Inspecionar visualmente as faces acessíveis
do aparelho; após alguns anos de serviço,
pequenas fissuras de 2 a 3mm de
profundidade e de 2 a 3mm de
comprimento são toleráveis;
Verificar se o aparelho de apoio foi
corretamente vulcanizado e se há
chapas de aço fretantes visíveis e
oxidadas;
Se houver deslocamento da estrutura,
medir os ângulos entre as superfícies das
estruturas em contato com o aparelho de
apoio;
Medir as alturas do aparelho de apoio
nas arestas e nos pontos centrais;
Medir as distorções do aparelho de apoio; Verificar se o aparelho de apoio foi
deslocado de sua posição original;
Verificar se há indícios da presença de
óleos, graxas ou qualquer outra substância
nociva ao elastômero;
Verificar se há juntas de dilatação
defeituosas na superestrutura, muito
próximas do aparelho de apoio ou
diretamente sobre o aparelho.
De acordo com a NBR9452/2016, pode-se considerar como parâmetro de avaliação
dos aparelhos de apoio o seguinte quadro, dado a sua condição e o cenário ao qual está
exposto.
Quadro 3 - Quadro de classificação dos Aparelhos - NBR9452 (2016)
Condição Descrição
Crítica
Aparelhos de apoio e/ou seu entorno apresentam avarias com risco de
colapso estrutural requerendo intervenção de reparo e/ou troca do aparelho
imediata.
Ruim
Aparelhos de apoio e/ou seu entorno apresentam avarias que comprometem
a segurança estrutural, sem risco de colapso, requerendo intervenção de
reparo e/ou troca do aparelho de curto prazo. Todos os aparelhos que
apresentam rompimentos com exposição de fretagem se enquadram nesta
classificação. Recomenda-se acompanhamento.
Regular
Aparelhos de apoio e/ou seu entorno apresentam avarias que podem vir a
gerar alguma deficiência estrutural, mas não há sinais de deterioração dos
aparelhos, nem comprometimento da estabilidade da obra. Intervenções
podem ser necessárias a médio prazo.
Boa Aparelhos de apoio e/ou seu entorno não apresentam avarias. Intervenções
podem ser necessárias a longo prazo.
Excelente
Aparelhos de apoio e/ou seu entorno não apresentam avarias e os aparelhos
foram fabricados a partir de 1987 seguindo as recomendações da ABNT
NBR 9783 – Aparelhos de apoio fretados.
31
De acordo com Vitório (2006) o relatório final é o fruto da vistoria e deve ser
objetivo, apresentado em linguagem técnica e deve evitar longos parágrafos, priorizando
ilustrações e imagens.
2.6 MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM APARELHOS DE
APOIO E SUAS CAUSAS
As causas para a deterioração das estruturas podem ser das mais diversas, desde o
“envelhecimento” natural da estrutura até mesmo a irresponsabilidade de alguns
profissionais que optam pela utilização de materiais fora das especificações” (SOUZA E
RIPPER, 1998)
As causas das patologias nas estruturas tem origens em dois grupos, segundo
Machado e Sartorti (2010) estão causas intrínsecas: referentes aos processos de
deterioração inerentes à própria estrutura, ou seja, sua origem é dada na execução,
utilização, por falhas humanas, etc. e causas extrínsecas: Externa ao corpo do material,
“podem ser entendidas como fatores que atacam as estruturas de fora para dentro, ao longo
do processo da concepção, execução ou da vida útil”
2.6.1 APARELHOS DE APOIO METÁLICOS E SUAS
PATOLOGIAS
Principalmente atingidos por fatores externos, os aparelhos de apoio metálicos
sofrem com as condições do ambiente que estão inseridos, o quadro 4 mostra alguns casos.
Quadro 4 - Manifestações Patológicas - Cordeiro (2014)
Manifestações patológicas mais comuns - Aparelhos metálicos
Degradação das superfícies de contato e das superfícies de deslizamento
Corrosão dos elementos constituintes do apoio: placas de deslizamento, guias ou batentes
Mau estado de conservação das soldas
Posição incorreta e eventual deformação de elementos de rotação
Existência de fissuras de algum elemento constituinte do AA
Capacidade de rotação ou deslocamento horizontal ultrapassada
Arqueamento da chapa de deslizamento
32
Entre a principal causa, segundo Lourenço e Mendes (2009), é motivada além da
umidade, por gases corrosivos como gás carbônico, anidrido sulfuroso e amônia. Pode-se
observar a corrosão na figura 11.
2.6.1.1 CAUSAS DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM
APARELHOS METÁLICOS
De acordo com Cascudo (1997), a corrosão pode ser classificada segundo a natureza
do processo, em corrosão química, ou simplesmente oxidação, não provocando
deterioração substancial das superfícies metálicas. Já a corrosão eletroquímica traz
problemas para as estruturas e normalmente ocorre em meio úmido, como resultado de
formação de uma pilha, com eletrólito e diferença de potencial entre trechos da superfície
metálica.
Além da corrosão, ainda é latente que a falta de limpeza do local, pode ocasionar
limitação de movimentos. Pode ser visto um exemplo na figura a seguir, onde há limitação
de movimentos.
Figura 11 - Aparelho de apoio metálico deslizante com limitação de movimento -
Lourenço e Mendes (2009)
33
2.6.2 APARELHOS DE APOIO DE CONCRETO E SUAS
PATOLOGIAS
Estando caindo em desuso devido as manifestações patológicas e seus dificultados
tratamentos, mas principalmente pela difusão dos aparelhos de apoio de neoprene. Os
aparelhos de apoio de concreto sofrem tanto com a causa intrínseca como a extrínseca. É
muito comum observar falha humana na execução de estruturas de concreto, além das
comuns patologias desenvolvidas por aspectos externos. O quadro 5 mostra manifestações
patológicas comuns em apoios de concreto.
Quadro 5 - Manifestações Patológicas em AAs de Concreto - Cordeiro (2014)
Manifestações patológicas mais comuns - Aparelhos de concreto
Esmagamento ou fissuração dos cantos
Corrosão das armaduras
Inclinação excessiva
Aparecimento de fendas, fissuras e perda de secção.
As patologias nas estruturas de concreto são evidenciadas por trincas, fissuras e
corrosão de armações de vários tipos; as trincas e fissuras são comuns nas estruturas de
concreto e são resultantes da fragilidade do concreto, material não resistente à tração e que
colapsa repentina e explosivamente. A figura 13 exemplifica as patologias nesse caso.
Figura 12 - Obstrução impedindo o deslocamento - Freire e Brito (2006)
34
Entretanto, seu número, localização e abertura são fatores decisivos para degradação das
estruturas (CÁNOVAS, 1988).
A manifestação de fissuras é indício de que a estrutura perde sua durabilidade e o
nível de segurança, comprometendo sua utilização tanto na redução de sua vida útil quanto
no prejuízo ao seu funcionamento e estética, podendo causar a corrosão da armadura,
quando estas se encontram em ambiente agressivo (CARMONA FILHO, 2005).
Outro fator patológico é comum no concreto é a desagregação, visto na figura 14, que consiste
na deterioração do concreto por separação de suas partes. (LANER, 2001).
Figura 13 – Manifestações patológicas em articulações de concreto - DNIT (2004)
Figura 14 - Desagregação do concreto na região do apoio -
http://techne17.pini.com.br/engenharia-civil/160/artigo287763-2.aspx (2019)
35
2.6.2.1 CAUSA DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM
APARELHOS DE CONCRETO
Segundo Souza et al (1998), as fissuras por deficiências de projeto são aquelas
decorrentes de erros em dimensionamento de elementos estruturais ou, então, por falta de
detalhamento destes projetos para a orientação da execução. São erros que, normalmente,
resultam na manifestação de fissuras nas estruturas.
Segundo Laner (2001), as falhas em instalações de drenagem, são fatores que também
influenciam na degradação do concreto e das armações. Por esse motivo, elas devem ser
evitadas para que, de fato, não se deixe água acumular em pontos críticos como, por exemplo,
encontros de apoio de vigas, nos caixões, nos encontros com tabuleiros, na pista de rolamento,
nos aparelhos de apoio, entre outros.
Segundo Bauer (1994), as falhas na concretagem é um fator preocupante para os
engenheiros, podendo haver segregação dos materiais do concreto na hora de seu lançamento,
o que pode gerar diversas falhas posteriores na estrutura. Por esse motivo, devem existir
procedimentos para evitar essas falhas, lançando o concreto logo após o amassamento num
intervalo de no máximo 1 hora, e a altura de queda livre do concreto não podendo ultrapassar
2 metros de altura.
2.6.3 APARELHOS DE APOIO DE NEOPRENE E SUAS
PATOLOGIAS
Ainda que apresente excelente desempenho em relação a outros tipos de AAs,
principalmente quando carente de manutenção, o aparelho de neoprene também exige
alguns cuidados.
Por ter um processo de fabricação controlado em laboratório, o aparelho de
neoprene, tem minimizadas as patologias oriundas de causas relacionadas ao material, se
tiverem todas as especificações sido seguidas. As causas intrínsecas de material, são
combatidas pelos ensaios previstos na NBR 19783/2015, onde estão previstos além de
36
diversos ensaios feitos em laboratórios do AA afim de validar o processo de fabricação de
um lote, as especificações a serem seguidas em sua fabricação.
Quadro 6 - Manifestações Patológicas em Aparelhos de Neoprene - Cordeiro (2014)
Manifestações patológicas mais comuns - Aparelhos de Neoprene
Distorção elevada do Neoprene;
Fissuração ou fluência no Neoprene
Desligamento da zona de contato da estrutura
Compressão elevada no Neoprene
Perda da capacidade de serviço e de distorção
Variações na espessura da camada de borracha
Descolagem da vulcanização das chapas interiores
Degradação das chapas de deslizamento, das guias ou dos batentes
Oxidação dos elementos de aço
2.6.3.1 CAUSAS DAS PRINCIPAIS PATOLOGIAS EM
APARELHOS DE NEOPRENE
Todavia, de acordo com DNER (2006) entre as causas da diminuição da vida útil, mais
comuns em aparelhos de apoio estão listadas no quadro a seguir.
Quadro 7 - Causas mais comuns de manifestações patológicas – DNER (2006)
Causas mais comuns das manifestações patológicas
Danos intrínsecos não detectados
durante a instalação;
Assentamento irregular, provocando uma
sobrecarga adicional localizada;
Deslocamentos, rotações e cargas em
serviço muito superiores aos estimados;
Agressividade não prevista do meio
ambiente;
Ataque por produtos químicos; Mal assentamento no berço.
37
2.7 TRATATIVAS PARA AS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS
EM APARELHOS DE APOIO
A tratativa de uma manifestação patológica deve ser feita de acordo com o relatório
de inspeção, condição e definição das causas da dada manifestação. A figura a seguir
apresenta alguns tipos comuns de métodos de reparação de acordo com cada patologia em
aparelhos de apoio de modo geral, sem distinção de material.
Figura 15 - Tratativas para algumas manifestações - Cordeiro (2014)
Em virtude das dificuldades e dos custos da substituição dos aparelhos de apoio, as
deficiências anteriores tem sido abrandadas, desta forma o DNIT (2006) afirma que “se há
uma separação nítida entre a superestrutura e a mesoestrutura ou infra-estrutura, se as
deficiências do aparelho de apoio não causam prejuízos ao comportamento da estrutura e
38
se não há trincas ou fissuras localizadas na região do apoio, em princípio, pode-se adiar a
substituição do aparelho de apoio dependendo, porém, dos resultados de verificações
estruturais e de uma inspeção minuciosa”.
2.7.1 TRATATIVAS PARAS AS CAUSAS ENCONTRADAS EM
APARELHOS DE APOIO METÁLICOS
Devido à grande ação da corrosão em estruturas metálicas como um todo, o cuidado
anticorrosivo é a tratativa mais importante.
Portanto, quando sua presença em uma estrutura, é essencial que, já na sua
execução, sejam lançados produtos preventivamente, para coibir a corrosão do material
metálico. O DNIT (2006) recomenda os seguintes tratamentos, em qualquer altura da vida
útil do material, expostos no quadro a seguir.
Quadro 8 - Trativas contra a corrosão - DNIT (2006)
Tratamento de aparelho de apoio. DNIT (2006)
Deve-se fazer a limpeza por jateamento;
Aplicação de epóxi primer anti-corrosivo de zinco;
Aplicação de duas camadas de revestimento com pintura epóxica de alta dureza;
As superfícies deslizantes (articulação móvel) devem ser engraxadas com graxa a base
de silicone e as superfícies de contato com o concreto recebem a pintura somente em sua
periferia, obedecendo à largura mínima de 50 mm.
2.7.2 TRATATIVAS PARAS AS CAUSAS ENCONTRADAS EM
APARELHOS DE APOIO DE CONCRETO
Por se tratarem de estrutura monolítica de concreto, os seus reparos se dão de acordo
com a norma vigente para estruturas de concreto.
Helene (1992) defende que o preparo e limpeza do substrato de forma inadequada,
pode comprometer integralmente o reparo, por melhor que sejam os materiais
posterioremente empregados.
39
O preparo do substrato do concreto é adequado com a escarificação manual ou
mecânica, tanto em superfície seca, quanto úmida. Já a limpeza, só deve ser feita com
soluções aquosas se a superfície já estiver úmida, ademais, deve-se priorizar um fato de ar
comprimido, por exemplo.
Normalmente, são utilizados argamassas poliméricas e/ou tixotrópicas para melhor
agilidade e trabalhabilidade durante o reparo.
2.7.3 TRATATIVAS PARAS AS CAUSAS ENCONTRADAS EM
APARELHOS DE APOIO DE NEOPRENE
De acordo com essa inspeção e verificados a situação da estrutura pode-se decidir
pela manutenção do aparelho de apoio em uso ou sua substituição, sendo a tomada de
decisão complexa, levando em conta o processo de substituição, custos e disponibilidade
para a operação. CORDEIRO (2014)
Por ser uma estrutura sintética, de fabricação específica, é mais comum que, caso
apresente anomalias, este seja substituído por um novo aparelho. Exceto pelo caso de
posicionamento incorreto de aparelhos de apoio ou deslocamento de uma chapa deslizante
de teflon, por exemplo.
Portanto, a não ser que a causa da patologia seja um posicionamento incorreto em
projeto ou um deslocamento indevido pontual, sem dano permanente ao aparelho de apoio,
as tratativas abordadas podem ser duas: Substituição do elemento ou monitoramento
contínuo até que as anomalias justifiquem a intervenção para substituição.
A substituição dos aparelhos de apoio é uma operação de grande complexidade e
deve ser realizada com todos os cuidados necessários para evitar qualquer dano na
estrutura. São diversos os aspectos que devem ser alvo de especial atenção neste
procedimento. Deve ser elaborado um plano executivo de substituição de aparelhos de
apoio de forma que este plano contemple informações sobre carga e posicionamento do
cilindro hidráulico, levando em conta o peso da estrutura, deslocamentos admissíveis e
procedimentos de tratamento do entorno.
40
3. ESTUDO PRÁTICO DE MANIFESTAÇÕES
PATOLÓGICAS, SUAS CAUSAS E TRATATIVAS
Dada a importância do MetrôRio para a sociedade no Rio de Janeiro, é essencial
que todo o sistema funcione de maneira contínua, pois não há margem para suportar
grandes interrupções no serviço. A operação comercial dos trens é a prioridade quanto o
objetivo da empresa é facilitar a vida dos seus clientes, proporcionando um transporte de
qualidade, entretanto, é fato que a manutenção é um elemento essencial para que o serviço
seja prestado com qualidade, pontualidade e confiabilidade. Desta forma, a manutenção do
MetrôRio funciona hoje, em regime contínuo, 24hs por dia. Durante a operação diária, são
realizados os serviços que são possam coexistir com a operação, sem trazer impactos e
atrasar ou impedir a circulação dos trens. Normalmente esses são serviços de baixa
complexidade que não possam interferir nos serviços ao passageiro e/ou que possam
ocorrer fora das vias, desde que não tenham potencial de impacto no serviço de passageiros.
Desta forma, é um desafio contínuo para gestão da manutenção de forma eficiente,
compatibilizar prioridades de manutenção, pois mesmo que haja recursos disponíveis, deve
haver planejamento prévio e envolvimento de outras áreas para viabilização de um serviço.
Toda manutenção que pode ter algum impacto a operação comercial ou que requer acesso
a via, ocorre no que se chama de janela de manutenção: Uma faixa de tempo, entre o final
da operação comercial de um dia e o início da operação do dia seguinte. Normalmente essa
janela ocorre na faixa de tempo entre 1:30 e 3:30, pois há todo um procedimento de
segurança a ser cumprido. Portanto, o tempo é um recurso escasso para a manutenção de
elementos que tenham qualquer tipo de interferência com a via. Para o caso dos objetos em
estudo nesse trabalho, isso não representa necessariamente uma particularidade, pois em
pontes rodoviárias usualmente a obra de arte especial é tirada da condição de serviço para
executar a manutenção nos aparelhos de apoio. Todavia, no âmbito rodoviário é possível
remanejar rotas de forma que seja possível aos usuários desse sistema chegarem ao seu
destino. Em ferrovias de carga, devido ao maior headway entre os veículos, é possível
planejar a operação em uma janela maior, onde planeja-se um “apagão” naquele trecho de
ferrovia, isto é, nenhum trem passará naquele trecho por um dado período de tempo
necessário para execução de manutenção.
41
Apesar de não ter sido abordado em nenhum momento o aspecto da segurança, está
intrínseco em todo sistema onde há interface com pessoas e onde a confiabilidade dos
sistemas está diretamente ligada a segurança. Portanto, a despeito da escassez de tempo e
exigência de confiabilidade alta no sistema, o planejamento é essencial para que se atue
sempre de forma preventiva do sistema, devido a todas as peculiaridades descritas acima
em relação a uma operação comercial metroferroviária.
3.1 ESTRUTURA DA MANUTENÇÃO
Como explicitado pela NBR ISO 55000, é essencial que todos os ativos alvos de
manutenção sejam conhecidos e cadastrados, para assim efetuar um melhor controle e
planejamento de todas as ações referentes aos cuidados com a manutenção, além de sob o
cadastro, guardar informações sobre suas condições e manutenções ocorridas. Todos os
ativos do MetrôRio são catalogados segundo uma árvore de ativos, que tem como objetivo
dar visão geral, guardar todo histórico de intervenções, corretivas ou preventivas, e planos
de manutenção vigentes aliados a cada grupo de sistemas e equipamentos. Desta forma, os
aparelhos de apoio estudados nesse trabalho, estão sob o sistema estruturas.
Buscando maior eficiência, menor custo e maior confiabilidade no sistema, MetrôRio
executa planos de manutenção preventiva para cada grupo de estruturas que requerem
mesmo nível de atenção e tem o mesmo nível de comportamento em termos de exigência
de disponibilidade, confiabilidade, entre outros. O sistema de estruturas tem
comportamento distinto em relação a outros sistemas, principalmente na adequação do
conceito de falhas. A preventiva desse sistema tem como principal característica, não a
troca de componentes ou medições como ocorre em sistemas mecânicos ou
eletroeletrônicos, mas a inspeção da condição dos ativos. Desta forma, a maioria dos planos
de manutenção dizem respeito a inspeções visuais nos ativos e, ao identificação de uma
possível manifestação patológica, uma nota corretiva é aberta para tratar a estrutura e
mitigar sua degradação.
Portanto, grande parte das estruturas são tratadas de acordo com planos de
manutenção, que geram inspeções periódicas as estruturas, permitindo assim, seu
acompanhamento. Entretanto, devido a peculiaridades do sistema, alguns elementos de
42
estruturas não são facilmente inspecionados, tem difícil acesso ou até mesmo exigem uma
atenção especial, desta forma, campanhas específicas acontecem para avaliar o ativo da
melhor forma, que é o caso dos aparelhos de apoio.
3.2 INSPEÇÕES NOS APARELHOS DE APOIO
Toda estrutura civil sob a malha metroferroviária está sob responsabilidade de
manutenção do MetrôRio. Entre os principais ativos estão as obras de artes especiais. Entre
as principais estruturas desse nicho estão os elevados entre a estação Cidade Nova e São
Cristóvão, a ponte estaiada, sobre o canal de Marapendi e o maior elevado em extensão do
metrô que tem início na estação de Triagem e se prolonga até Maria da Graça. Os elevados
entre São Cristóvão e o Centro de Manutenção do MetrôRio e entre a estação de Triagem
e Maria da Graça são os mais antigos do sistema, tendo sua construção datada do final da
década de 70, ou seja, cerca de 35 anos de operação. Objeto de estudo desse trabalho, os
aparelhos de apoio e seu entorno podem trazer informações importantes quanto a condição
de cada estrutura. Foi realizada uma campanha de inspeções específicas para os aparelhos
de apoio de cada estrutura.
Foi realizada, como insumo para tomada de decisão sobre a manutenção, a inspeção
de 1228 aparelhos de apoio de neoprene ao longo de toda estrutura metroferroviária e suas
OAEs.
As inspeções foram realizadas por técnicos especializados utilizando o método
visual, a olho nu, e o acesso foi feito por escadas com alcance de 9,00 metros de altura. Os
trabalhos de campo foram acompanhados por um profissional especializado em segurança
do trabalho, todos os procedimentos de segurança foram cumpridos de acordo com a
legislação vigente. Nenhum aparelho foi enquadrado na Classe Excelente por terem mais
de 30 anos e não terem sido fabricados segundo a ABNT NBR 9783/87 – Aparelhos de
apoio fretados.
Foram seguidas as recomendações de inspeções dadas pelo DNIT no quadro 2. As
informações de campo foram lançadas em um formulário específico, Anexo C, para este
serviço onde podem ser observadas as seguintes informações, expressas no quadro a seguir.
43
Quadro 9 - Informações das Fichas cadastrais do aparelho de apoio
Campos da ficha de inspeção dos aparelhos de apoio
Dados cadastrais; Data da inspeção;
Identificação da OAE, do pilar e do
aparelho de apoio; Posição do aparelho;
Dimensões do aparelho; Registro fotográfico;
Condições gerais do aparelho indicando
as anomalias, por face; Comentários finais;
Terapias recomendadas; Ações de manutenção recomendadas;
Conclusão e justificativa em relação à
necessidade de troca do aparelho; Recomendação de monitoramento.
Durante o planejamento das inspeções, já era de conhecimento comum que diversos
aparelhos de apoio não teriam sua inspeção completa por motivos externos, como por
exemplo, edificações construídas sob o viaduto utilizando a estrutura do próprio elevado
como um dos elementos da edificação, ou até mesmo regiões do elevado que ultrapassam
zonas dominadas pelo crime organizado, tornando inseguro o processo de inspeção.
Portanto, vale ressaltar que mesmo com todo o planejamento e busca por informações para
a definição da melhor solução de manutenção possível, por vezes, o tratamento das OAEs
acaba sendo sobreposto por situações externas, fora do controle dos gestores da
manutenção.
3.2.1 ELEVADO CNV - SCR
O Elevado Antigo está localizado entre o Centro de Manutenção – CM e a estação
de São Cristóvão (posteriormente, também houve a ligação do elevado com a estação
Cidade Nova). O elevado antigo tem comprimento total de 970m e é constituído por 30
vãos, sendo 4 vãos com 4 vigas longarinas, 1 vão com 3 vigas longarinas e 25 vãos com 2
vigas longarinas. Os tabuleiros estão assentados sobre 28 pilares e sobre dois encontros
estaqueados nas extremidades longitudinais, constituindo vãos isostáticos. Na interface
viga x pilar e viga x encontro existem aparelhos de apoio em neoprene fretado, com
dimensões regulares de 700 x 250 x 40 mm.
44
Neste elevado, foram avaliados 30 pilares e 138 aparelhos de apoios, sendo que dois
não foram vistoriados por estarem encobertos. Constatou-se que, de acordo com a avaliação
proposta no quadro 3, a maioria dos aparelhos de apoio (79 unidades) inspecionada nesta
etapa foi enquadrada como tendo estado de conservação Regular (57%). Os aparelhos de
apoio enquadrados com estado de conservação Ruim totalizam 57 unidades (41%),
conforme expresso no quadro a seguir.
3.2.2 ELEVADO TRG – MGR
O Elevado, em sua maioria, está localizado entre as estações Triagem (TRG) e
Maria da Graça (MGR), e inicia após a saída do túnel Bernold ao lado da vila olímpica da
Ruim; 57; 42%
Regular; 79; 58%
Condição dos aparelhos de apoio - Elevado Antigo CNV - SCR
Ruim
Regular
Figura 16- Trecho do elevado CNV - SCR - Altura Praça da Bandeira - GoogleEarth (2018)
Figura 17 - Condições dos aparelhos de apoio - CNV -SCR
45
Mangueira. Após chegar a estação de Triagem o elevado segue em direção à Maria da
Graça.
O Elevado tem comprimento total de 2.925 metros e é formado por 84 vãos, em sua
maioria com 4 vigas longarinas pré-moldadas cada, com aparelhos de neoprene fretado
com dimensões 750 x 200 x 40 mm.
Neste elevado, foram avaliados 361 aparelhos de apoio, sendo que 37 pilares não
foram inspecionados pois se encontravam em área de risco onde o acesso poderia colocar em
risco a equipe de vistoria.
Constatou-se que, de acordo com a avaliação proposta no quadro 3, a maioria dos
aparelhos de apoio (269 unidades) inspecionada nesta etapa foi enquadrada como tendo
estado de conservação Regular (72%). Os aparelhos de apoio enquadrados com estado de
conservação Ruim totalizam 78 unidades (21%), 9 unidades (3%) foram considerados em
Bom estado de conservação e 5 aparelhos de apoio (1%) considerados Críticos, expressos
na figura a seguir.
Figura 18 - Trecho do elevado entre TRG - MGR - Próximo do Bairro Jacarezinho -
Google Earth (2018)
46
3.3 IDENTIFICAÇÃO DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS
E SUAS CAUSAS
Os aparelhos de apoio de neoprene fretado representam grande parte do parque de
aparelhos instalados nas OAEs do MetrôRio, portanto, o objetivo do trabalho serão as
manifestações abordadas sobre esse tipo de aparelho.
Existe um consenso atual que a vida útil dos aparelhos de neoprene fretado é de 25
anos, embora não haja literatura ou estudo científico consolidado a respeito da efetiva vida
útil desses elementos. Há, entretanto, alguns indicativos sobre quando devem ser
substituídos por novos, evitando assim problemas relacionados com a restrição de
movimentos. Portanto, é esperado que dentro desse período de tempo, haja algum tipo de
manifestação patológica no elemento.
Em um primeiro momento, considerou-se que não seria necessário a substituição
desses aparelhos considerando suas condições. Entretanto, considerando-se o tempo de
serviço, cerca de 30 anos, considerou-se razoável a elaboração de um planejamento para o
acompanhamento das condições dos aparelhos de apoio e do seu entorno. Recomenda-se
para estes casos uma inspeção de rotina anual para acompanhamento da evolução das
anomalias, conforme exigência da NBR 9452/2016 (Inspeção de pontes de concreto),
Crítica; 5; 1%
Ruim; 78; 22%
Regular; 269; 75%
Boa; 9; 2%
Condições de aparelho de Apoio Elevado TRG - MGR
Crítica
Ruim
Regular
Boa
Figura 19 - Condições dos aparelhos de apoio - TRG - MGR
47
quando será reavaliado, caso a caso, a necessidade e o momento mais oportuno para a troca
ou não do aparelho de apoio.
3.3.1 BOJAMENTO
A anomalia mais recorrente encontrada foi o “bojamento” ,mostrado da figura 20,
que é o volume expelido de elastômero que toma a forma abaulada em suas laterais. O
bojamento pode ser considerado normal quando a deformação do aparelho é temporária.
Quando ele é permanente deve ser considerado uma anomalia, estando relacionada com
falha no dimensionamento do aparelho para resistir às forças de compressão que atuam
sobre as placas de neoprene fretado.
Apesar de não ser uma manifestação patológica preocupante a ponto de uma
degradação rápida do aparelho ou do seu entorno, é um primeiro sinal de que o aparelho
está chegando ao seu limite de uso, devido as suas deformações.
A causa mais comum dessa manifestação patológica é o tempo de uso do aparelho
de apoio. Caso o bojamento se dê em fase primitiva da vida, explicitam-se possíveis causas
intrínsecas de falha no material do aparelho de apoio. Os bojamentos dos aparelhos mais
antigos fissuram-se devido a oxidação e ressecamento da borracha com o passar do tempo.
Figura 20 - Aparelho de apoio apresentando bojamento – 2018
48
3.3.2 FISSURAS
A segunda manifestação patológica mais comum nos aparelhos de apoio de
neoprene são as fissuras no aparelho de apoio, mostradas na figura a seguir. São comuns e
até toleráveis, após alguns anos de serviço. O próprio DNIT (2006) apresenta margem de
tolerância das fissuras encontradas: Inspecionar visualmente as faces acessíveis do
aparelho; após alguns anos de serviço, pequenas fissuras de 2 a 3mm de profundidade e de
2 a 3mm de comprimento são toleráveis;
Novamente, a causa mais comum dessa manifestação patológica é o tempo de uso
do aparelho de apoio. Caso as fissuras se dêem em fase primitiva da vida, explicitam-se
possíveis causas intrínsecas de falha no material do aparelho de apoio, ou, caso
comprovado in loco, a classe de agressividade do seu entorno. Como dito, o ressecamento
da superfície, faz com que o bojamento evolua para uma fissura. A falta de limpeza ou
ataque químico devido a fezes de pombos, por exemplo, podem potencializar o ataque a
borracha superficial.
Durante as inspeções, todas as fissuras encontradas foram medidas, para verificar
seu avanço em frentes de inspeções posteriores.
3.3.3 FRETAGEM EXPOSTA
Figura 21 - Fissuras do aparelho de apoio de Neoprene - Arquivo MetrôRio, 2018
49
O avanço das fissuras permite a agressão do meio ambiente as folhas metálicas
vulcanizadas junto ao neoprene, vide figura a seguir. Normalmente protegidas do meio
ambiente pelo cobrimento de neoprene, as chapas de fretagem expostas estão muito mais
vulneráveis a corrosão e por conseguinte, perderão sua capacidade de fretagem, junto as
placas de neoprene, reduzindo a capacidade do aparelho de apoio de movimentar-se e
guardar as condições do apoio.
Desta forma, é uma manifestação patológica mais grave e precisa de
acompanhamento periódico.
Influencia no processo de corrosão das fretagens a presença de umidade nas
adjacências dos aparelhos, sendo esta situação muito recorrente, uma vez que a juntas de
dilatação não são vedadas, e por vezes, o sistema de drenagem insuficiente.
3.3.4 DEGRADAÇÃO DA VIGA LONGARINA
As manifestações patológicas anteriormente expostas, quando agravadas,
ocasionam o mau funcionamento do vínculo de apoio projetado. Desta forma, começam a
serem observadas manifestações patológicas no entorno do aparelho de apoio,
representando assim, maior risco estrutural para a obra de arte como um todo.
A degradação das vigas longarinas, mostrada da figura 23, com destacamentos de
concreto com exposição de armaduras em processo de corrosão, localizadas nas
Figura 22 - Fretagem exposta e sob corrosão - 2018
50
adjacências dos aparelhos comprometem a segurança estrutural, porém podem ser tratados
se diagnosticados antes do da corrosão avançada da armadura, não trazendo risco de
colapso. Portanto, a causa da manifestação patológica sobre o aparelho de apoio já não é
mais preponderante para a tratativa, visto que a tratativa mais importante e urgente é a da
estrutura ao entorno do aparelho, já condenando as condições de utilização do aparelho
existente no local.
3.3.5 DEGRADAÇÃO DO BERÇO (PLINTO)
Também representa uma anomalia no entorno do aparelho de apoio, porém causada
pelo mau funcionamento do elemento, conforme figura a seguir. Análogo a manifestação
patológica nas vigas longarinas, é oriunda de um mau funcionamento do vínculo de apoio
entre a superestrutura e a mesoestrutura do elevado. A tratativa, além da substituição do
aparelho de apoio, deve contemplar o reforço do plinto.
Todas as anomalias encontradas, tem potencial de ampliação e degradação da estrutura
global, sendo possível até mesmo o comprometimento da estabilidade de toda a estrutura.
Desta forma, além da substituição dos aparelhos de apoio críticos, o seu mau
funcionamento exige o tratamento das estruturas adjacentes.
Figura 23 - Degradação da Viga Longarina
51
E onde os aparelhos não se encontram em estado de degradação mais ampla, ainda
guardando a separação entre as estruturas e sem danos para seu entorno, as tratativas podem
ser postergadas.
3.4 SOLUÇÃO PRÁTICA DE TRATATIVA –
SUBSTITUIÇÃO DE APARELHO DE APOIO
Completando o ciclo da manutenção, após catalogar todas as estruturas, avaliar as
condições e classificar de acordo com a necessidade de intervenção, as manutenções
corretivas ocorrem a fim de minimizar as anomalias apresentadas na estrutura e, se possível
impedir que elas ocorram novamente. Além de mais onerosa, em função de, comumente,
ocorrer em maior escala, e dependendo da urgência da intervenção, uma manutenção não
planejada traz custos não previstos em fases de orçamento, por exemplo.
Vale lembrar, que os aparelhos de apoio não substituídos nessa campanha,
continuarão sendo monitorados periodicamente, sob mesmo modelo de inspeção descrito
no presente trabalho. Desta forma, haverá acompanhamento contínuo, permitindo avaliar
o avanço das manifestações patológicas encontradas.
Figura 24 - Degradação severa do berço - Arquivo MetrôRio (2018)
52
Com a definição dos pilares que concentravam maior quantidade de aparelhos em
piores condições, visando um melhor aproveitamento da operação, foi tomada a decisão de
substituição de 12 aparelhos de apoio, sob a ótica de urgência na substituição e orçamento
disponível para esse processo. Esses aparelhos de apoio foram escolhidos de forma a
abranger todos os 5 aparelhos considerados críticos, Pilares P64, P65 e Encontro E1. Desta
forma, uma vez considerando-se içamento das longarinas, que é a operação mais onerosa,
o custo dos aparelhos de apoio é relativamente baixo para a operação como um todo, desta
forma, todos os aparelhos de apoio dos dois pilares e do encontro foram substituídos.
Vale lembrar que apesar de existir literatura sobre reparação in loco dos aparelhos de
apoio e das anomalias encontradas nos mesmos, para a operação metroferroviária, isto
acaba se mostrando pouco viável, devido a carga total do elevado, as curtas janelas de
manutenção, diminuindo o tempo disponível para a manutenção e a data de construção da
maioria dos elevados que não preveem pontos de apoio para levantamento do tabuleiro
desta forma, tornando as operações maiores e mais longas. Ou seja, no estudo de caso,
sempre fora recomendada, em caso de comprometimento da parte estrutural, a substituição
ou o monitoramento do aparelho. Isto ocorre pois, caso se opte por efetuar qualquer
mudança de posicionamento no aparelho de apoio, ou tratamento in loco, o içamento de
viga ou de seção celular se faz necessário, operação essa, a mesma necessária para a
substituição de um aparelho de apoio por um em início de vida útil, portanto, em caso de
intervenção pela equipe de manutenção a troca dos AAs será efetuada.
Para a execução do procedimento de substituição dos AAs de uma obra de arte especial,
será necessário o içamento do tabuleiro e das vigas que comprimem o aparelho de apoio.
É necessário o levantamento em altura tal que permita a transferência total da carga do
elevado para cilindros hidráulicos ou calços a serem posicionados no local, desta forma,
tornando possível o acesso ao aparelho de apoio e suas regiões adjacentes, permitindo a
manutenção correta da OAE. É prudente que o macaqueamento seja acompanhado por
equipe de topografia, afim de garantir que a estrutura não esteja desnivelada em suas
extremidades gerando torção por exemplo. Desta forma, com a leitura de marcos de
referência, é garantida uma elevação uniforme.
53
3.4.1 MATERIAL E EQUIPAMENTOS DE APOIO
Para dar apoio ao processo de substituição, alguns equipamentos característicos são
utilizados e apresentam grande importância para o sucesso da operação.
3.4.1.1 CILINDROS HIDRÁULICOS OU ELÉTRICOS
Para o içamento da estrutura, o DNER instrui que a escolha dos equipamentos a
serem utilizados a fim de macaquear a estrutura, deve ser criteriosa, levando em conta o
projeto estrutural da obra de arte especial. Desta forma, o projeto, por meio de planta de
formas e/ou memória de cálculo dos pilares ou fundações, darão insumo para estimativa da
exigência de carga necessária nos cilindros para levantamento da estrutura. Nesse mesmo
ponto aspectos serão avaliados os pontos de contato entre os cilindros e as vigas ou a seção
celular a ser macaqueada. Desta forma, definido os possíveis pontos de contato e a carga
necessária para elevar o tabuleiro, é definido a quantidade de cilindros e onde serão seus
apoios, que serão abordados no próximo tópico.
Todos os cilindros devem estar conectados por um sistema de comando e controle
único, desta forma, garante-se a uniformidade de curso em toda a estrutura do tabuleiro.
Esse cuidado é importante pois a estrutura não é necessariamente desenhada para receber
alguns esforços que podem ser impostos caso os equipamentos não esteja funcionado de
forma sincronizada. Um exemplo muito comum é a torção do tabuleiro, que pode trazer
fissuras e complicações na durabilidade da estrutura como um todo. A torção do tabuleiro
pode ocorrer quando um dos cilindros perde seu poder de carga, podendo levar ao
desbalanceamento entre os equipamentos.
Ainda que não existam normas específicas para o assunto, é comum utilizar-se, por
segurança, apenas cerca de 75% da capacidade de carga de um cilindro hidráulico.
Vale ressaltar que sempre deve ser prevista a disponibilização de equipamentos
reservas no canteiro de obra, pois dada a mobilização necessária, a operação pode ser
continuada com a substituição de um dos cilindros hidráulicos ou elétricos.
54
Para o dimensionamento dos cilindros hidráulicos, é considerado todo o peso
próprio da meso e da superestrutura. Desta forma, além do peso próprio do tabuleiro, das
vigas longarinas e transversinas, a carga permanente de lastro e vias foi considerada.
Usualmente, em caso de longos trabalhos, o cilindro hidráulico é aliviado e são utilizados
calços para manter o nível do levantamento, afim de garantir os a continuidade da
manutenção.
É prática comum utilizar chapas metálicas de grande espessura para ajustes em
termos de cota do cilindro hidráulico e distribuir tensões de forma uniforme ao longo do
fundo da longarina, conforme observado na figura 25.
3.4.1.2 MACACO TÓRICO
Existem ainda, como opção, os macacos tóricos, que tem dimensões muito
reduzidas em relação ao cilindro hidráulico, sobretudo na altura e capacidade de carga bem
elevada.
São utilizados em caso de espaço reduzido para o posicionamento do cilindro
hidráulico. É composto de um toro metálico, oco, soldado a duas placas metálicas.
Introduz-se líquido sob alta pressão, o que faz o macaco se inflar com a deformação do
toro, mostrado na figura a seguir.
Figura 25 - Cilindro hidráulico
55
Portanto, esse dispositivo tem limitação de curso, cerca de 20mm, e é comumente utilizado
associado a outros macacos tóricos, para dessa forma, conseguir um curso satisfatório para
elevação necessária.
3.4.1.3 CIMBRAMENTO
Ao definir os pontos de contato entre o cilindro e a estrutura da OAE, existem
algumas possibilidades. Algumas obras de arte especiais de construção mais recentes
preveem pontos de içamento, onde há reforço das armaduras para suportar as cargas de
levantamento de um elevado.
Normalmente, esse ponto é sobre a travessa e comumente localizado na
transversina, pois garante uniformidade no içamento de todo o tabuleiro, minimizando as
possibilidades de torção da peça. Em alguns casos também, o projeto prevê a construção
de consoles próximos as longarinas para que seja utilizado em algum tipo de manutenção
que a obra de arte especial pode vir a sofrer.
Entretanto, em diversas construções mais antigas, não houve esse tipo de
preocupação, desta forma, no caso do elevado entre Triagem e Maria da Graça, a projeção
da longarina excedia os limites da travessa, tornando desta forma, inviável o apoio do
cilindro hidráulico na travessa. Tornando a operação mais custosa e onerosa.
Figura 26 - Macaco tórico em corte - Guerrin, 2002
56
A solução nesse caso é utilizar uma estrutura de adjacente para suportar o cilindro
hidráulico e a carga de todo o tabuleiro. Chamada de cimbramento, esse elemento é capaz
de absorver esforços verticais e horizontais quando existirem.
Por ser uma operação que apresenta elevada transferência de carga efetiva, busca-
se manter os esforços dentro dos limites da fundação do pilar, pois esta foi dimensionada
exatamente para essa carga. Desta forma, busca-se posicionar a torre de cimbramento sobre
bloco de fundação do pilar, garantido que o solo consiga absorver a solicitação sem
qualquer recalque. Caso não seja possível o apoio total das bases da torre em relação ao
bloco de fundação, é possível ser necessário fazer um complemento a fundação com
concreto de alta resistência ou, o posicionamento de placas de aço para distribuição
uniforme e contínua ao longo de todo bloco.
A torre de cimbramento, além de suportar os cilindros hidráulicos e transferir seu
as cargas do elevado para o solo, também serve de plataforma de acesso ao topo do pilar e
trabalho, permitindo que a troca do aparelho de apoio e tratamento das estruturas adjacentes
seja feita com maior espaço, não se restringindo ao espaço existente na sobre a travessa e
entre as vigas, quando existente.
Figura 27 - Torre de Cimbramento
57
3.4.2 EXECUÇÃO
Nas madrugadas dos dias 20 e 21 de outubro foi realizado o macaqueamento do
elevado entre Triagem e Maria da Graça, para manutenção da estrutura de apoio da
superestrutura junto a mesoestrutura posicionadas do pilar P65, visto na figura a seguir, do
elevado e 27 e 28 de outubro foi tratada a cabeça do Pilar P64.
Após montagem do canteiro, entre os pilares 64 e 65, foi feita uma escavação afim
de encontrar o bloco de fundação dos pilares para a locação e posicionamento da torre de
cimbramento sobre o bloco de fundação.
Os cilindros hidráulicos são posicionados, alinhados com os pontos de apoio
previamente definidos com auxílio do projeto da OAE. No caso desses içamentos, foi
definido que a cada viga longarina seria suspensa por um cilindro hidráulico, sendo
definido assim os 4 pontos de içamento.
3.4.2.1 ELEVAÇÃO DO TABULEIRO
Para elevação do tabuleiro alguns cuidados são necessários para garantir sucesso na
operação. As juntas de dilatação devem ser soltas, afim de evitar que o desnível entre os
Figura 28 - Pilar P65
58
vãos possam danificar a junta. Configura-se uma boa oportunidade para limpeza das juntas
e algum tipo de tratamento para manutenção, caso necessário.
Em um ambiente metroferroviário, a interface com a via permanente é um ponto
importante pois as tolerâncias desse sistema, são baixas e a segurança deve prevalecer.
Desta forma, as fixações dos trilhos de rolamento devem ser soltas, afim de minimizar as
tensões impostas no trilho pela alteração do greide que ocorre durante o levamento do
tabuleiro. Nos içamentos executados nesse vão, o tabuleiro chegou a ser içado 50mm, o
que causaria tensões não previstas na via, caso as fixações estivessem instaladas. Ponderou-
se em um primeiro momento, fazer um corte no trilho de rolamento, diminuindo sua
dimensão e minimizando as tensões devido a flexão, entretanto em um primeiro teste, foi
visto que apenas o alívio das fixações dos dormentes seria o suficiente para garantir que as
tensões sobre os trilhos estivessem dentro do aceito.
É imprescindível também, que o lastro seja retirado da área das juntas pois é
possível que, durante o içamento, pedras de lastro calcem os vãos, funcionando como
cunha, atravancando mecanicamente o içamento.
O levantamento foi feito em duas etapas, na primeira madrugada de cada par de
dias, o tabuleiro foi içado apenas o suficiente para “descolar” o aparelho de apoio da viga
longarina ou do plinto inferior, o berço. É muito comum que essa operação seja lenta e
demorada pois devido ao tempo em operação da borracha do aparelho de apoio e toda a
carga implícita, a estrutura, em alguns casos, torna-se quase monolítica, tornando muito
difícil o içamento.
Desta forma, como explícito na figura 29, o comando centralizado dos 4 cilindros
hidráulicos permite ao operador definir o deslocamento de um nível de referência até o
topo do ponto de içamento do cilindro. Desta forma, é definido como nível de referência o
momento em que o cilindro está perfeitamente faceado com o fundo da viga longarina
(ponto de apoio). O controlador permite dar comandos unificados para todos os cilindros
ou qualquer combinação entre eles, ou seja, permite controle total sobre o conjunto.
59
Assim, transdutores de pressão instalados na superfície superior do cilindro
permitem avaliar a carga que cada cilindro está suportanto para buscar um mesmo
deslocamento. Como já explícito, inicialmente, os cilindros ficam expostos a cargas
diferentes definido a diferentes conformações que cada conjunto aparelho de apoio-viga
longarina apresenta. Após uma equalização de esforços, o conjunto inteiro costuma
apresentar valores bem próximos de cargas, dividindo entre os quatro cilindros, a carga da
meso e superestrutura do viaduto e garantindo a elevação uniforme do conjunto.
3.4.2.2 MANUTENÇÃO DO BERÇO E VIGA LONGARINA
3.4.2.2.1 PLINTO OU BERÇO
Um dos maiores motivos de degradação de cabeças de cabeças de pilares e
elementos deles presentes, é a deficiência no sistema de drenagem. Sistemas de drenagem
ineficientes ocasionam percolações pela estrutura, principalmente pelas juntas, comumente
posicionadas sobre os pilares, dessa forma, os pilares estão comumente expostos a
situações agressivas com o acúmulo de água em sua estrutura. Os chamados “berços” são,
na verdade, plintos, com estrutura de estribos reforçada para posicionar os aparelhos de
apoio e receber sobre si, as cargas da obra de arte especial. Normalmente é onde se
Figura 29 - Controle de comando
60
manifestam os primeiros sinais de degradação estrutural em uma OAE por deficiência de
desempenho no aparelho de apoio, vide figura a seguir.
É um elemento importante no funcionamento da estrutura. Sua manutenção é
facilitada pois é possível ser executada sem o içamento do tabuleiro. Como exemplo
explícito acima, foi provocado uma recomposição do plinto inferior, chamado berço, Por
meio de um alargamento da seção, acréscimo de aço de armação e adição de argamassa
tixotrópica, vide figura 31, devido ao pouco tempo de cura disponível e alta resistência
exigida. Desta forma, após a limpeza da região, foi instalada uma forma e os ferros
adicionais a fim de consolidar toda a estrutura do plinto e feito o lançamento da argamassa
tixotrópica. Portanto toda a estrutura no plinto foi tratada com a viga ainda apoiada e após
o içamento da viga e retirada do aparelho de apoio, a face superior do berço foi tratada e
regularizada utilizando “grout”
Figura 31 - Armadura adicionada no plinto e forma
Figura 30 - Armadura exposta do berço
61
Como as estruturas estudadas são compostas de vigas pré-moldadas, a face superior
do aparelho de apoio fica em contato direto com o fundo da viga longarina. Entretanto,
existe também o plinto superior, principalmente em estruturas de seção celular, ou casos
de aparelhos de apoio tipo panela, “pot bearing”, onde o aparelho é confinado e os plintos
superiores e inferiores são peças metálicas chumbadas a estrutura da ponte.
Ainda que não seja frequente, é comum que o aparelho de apoio fique unido ao
plinto inferior ou a viga longarina. Nos dois casos, é recomendado que a remoção do
aparelho seja feita com muito cuidado afim de não danificar partes íntegras da estrutura,
entretanto nem sempre isso é possível. No caso do plinto inferior, durante a operação
executada no Pilar P64 e no Encontro E1, o plinto inferior foi içado juntamente com o
aparelho de apoio e a longarina. O conjunto subiu como se fosse uma peça monolítica.
Ocorre pois o plinto não é dimensionado para esforços de tração e sim de compressão e
quando submetido ao içamento e conectado ao aparelho de apoio devido ao tempo de
contato e cargas envolvidas. Desta forma, foi necessária a recomposição do berço, figura
32, incluindo a cura da argamassa, por esse motivo foi escolhida argamassa tixotrópica
com baixo tempo de cura para execução do reforço dos plintos. Após a recomposição e
atingimento da resistência necessária da argamassa, os calços podem ser retirados e o
reposicionamento do tabuleiro ao nível anterior. Esse procedimento pode ser um problema
quando não se tem tempo disponível para o trabalho, aspecto comum na operação
metroferroviária.
Figura 32 - Novo berço
62
3.4.2.2.2 VIGAS LONGARINAS
Da mesma forma que os plintos, as vigas longarinas são os primeiros elementos a
apresentaram anomalias visíveis oriundas do mau funcionamento dos aparelhos de apoio.
Dado que uma das principais funções do aparelho de apoio é possibilitar a transferência de
carga e amenizar os deslocamentos dentre as vigas longarinas e a travessa ou pilar, um mau
desempenho acarretará patologias que serão observadas nos pontos de contato da vida.
Essas manifestações patológicas na viga expressão necessidade de tratamento urgente, pois
ao ignorar sua existência, as anomalias podem se agravar e desta forma, efetivamente
comprometer estruturalmente uma viga longarina, acarretando em deficiência estrutural de
toda OAE.
Portanto, o tratamento é importante e pode ser iniciado sem também sem o içamento
da viga, entretanto, ao executar o levamento é importante que se analise a face inferior da
viga e que, caso haja algum tipo de anomalia, esta sofra manutenção adequada.
Como dito anteriormente, ainda que não seja frequente, é comum que o aparelho de
apoio fique unido viga longarina. Recomenda-se que a remoção do aparelho seja feita com
muito cuidado afim de não danificar partes íntegras da estrutura, entretanto nem sempre
isso é possível. Ainda que não tenha acontecido em nenhuma das estruturas que sofreram
intervenções relatadas nesse trabalho, há relatos de que em alguns casos, é necessário
escarificar o fundo da viga, afim de conseguir retirar o aparelho de apoio. Em alguns casos,
mesmo destruindo o aparelho de apoio, uma parte dele, principalmente composto de
borracha da parte do cobrimento superior.
Figura 33 - Viga Longarina com armadura exposta
63
3.4.3 SUBSTITUIÇÃO DO APARELHO DE APOIO
Com o içamento da viga e alívio da tensão de compressão sobre o aparelho de apoio,
é possível atuar sobre esse elemento. Como dito, em aparelhos de apoio de neoprene, não
é comum serem feitas intervenções de manutenção e tratamento no elemento, mas sim sua
substituição.
Antes da operação de substituição, foram analisadas todas as condições dos aparelhos
de apoio e suas possíveis deficiências incluídas no projeto executivo de substituição dos
aparelhos de apoio. Desta forma, para garantir o correto posicionamento do aparelho de
apoio, é comum que seja feito um gabarito para o correto posicionamento dos novos
aparelhos de apoio após a retirada dos antigos. Pode ser executado com marcos no plinto
ou na viga também. Normalmente são marcadas, conforme figura a seguir, as extremidades
dos aparelhos em todas as dimensões, garantindo assim seu posicionamento correto em
relação ao berço e a viga.
Para esta operação, os
cilindros chegaram a
içar as longarinas em
cerca de 50mm, garantindo o acesso e a retirada dos aparelhos. Para a retirada dos aparelhos
de apoio, é recomendado o uso de marteletes para deslocar os elementos que estavam em
contato e separar o aparelho de apoio da longarina e do berço.
Figura 34 - Marcação do posicionamento do aparelho
de apoio
64
Devido a comum dificuldade de separação dos elementos, recomenda-se que a região
sob e sobre o aparelho de apoio antigo sejam regularizadas com uma fina camada de grout,
afim de garantir a uniformidade entre as superfícies de contato.
Tanto a operação de carga quanto de descarga dos aparelhos de apoio deve ser lenta e
gradual, afim de garantir as propriedades da peça e não alterar nenhum aspecto do aparelho
de forma mecânica.
Para o caso do MetrôRio, os aparelhos de apoio foram devidamente numerados a fim
de garantir a identificação dos aparelhos em ensaios posteriores.
Pelo uso de marteletes é comum que os aparelhos de apoio sejam levemente danificados
em suas extremidades.
3.5 ENSAIOS LABORATORIAIS
Visando uma melhor tomada de decisão a respeito de futuras trocas e condições dos
aparelhos de apoio, o MetrôRio enviou os 12 aparelhos de apoio substituídos para ensaios
laboratoriais.
Os seguintes testes indicados pela NBR 19783 foram realizados, expressos no
quadro 10.
Quadro 10 - Ensaios indicados pela NBR 19783/2015
Ensaios indicados pela NBR 19783/2015
Elastômero vulcanizado Determinação da dureza Shore A: NBR 7318
Elastômero vulcanizado Ensaio de tração, com determinação do alongamento
de ruptura: NBR 7462
Elastômero vulcanizado Determinação do envelhecimento acelerado em
estufa: NBR 6565
Elastômero vulcanizado Envelhecimento acelerado em câmara de ozônio: NBR
8360
Aparelho de apoio de elastômero Compressão simples: NBR 9784
Aparelho de apoio de elastômero Distorção: NBR 9785
Aparelho de apoio de elastômero
Módulo de deformação transversal, resistência da ligação elastômeroaço e resistência ao rasgamento do
elastômero: NBR 9785
Elastômero vulcanizado Deformação permanente à compressão: ASTM D 395.
65
Todos os aparelhos de apoio retirados foram enviados para ensaio, tanto os que
foram caracterizados como estado Crítico e impulsionaram a decisão da substituição
quanto os aparelhos de apoio adjacentes. Desta forma, dos 12 aparelhos, 5 eram
considerados críticos de acordo com a inspeção feita anteriormente e 7, apesar de
apresentarem anomalias, ainda poderiam ter mais um tempo em serviço, caso fosse
necessário, mediante monitoramento constante.
O laboratório registrou que o semblante dos aparelhos de apoio era, de fato,
irregular, com descontinuidades, fissuras e corrosão.
Outro registro pertinente é de que, aparelhos de apoio adjacentes, expostos a
teoricamente, cargas bem semelhantes, condições atmosféricas similares, apresentem
comportamentos tão distintos, com manifestações patológicas em níveis de severidade
diferente. Desta forma, fica difícil imputar a causa que originou tal comportamento,
levando a pensar de que trata-se de uma manifestação patológica de causa intrínseca, visto
que não foi conhecido ao longo do trabalho e pesquisa, as condições de fabricação das
peças de neoprene.
Todos os aparelhos apresentaram falhas nos itens abaixo descritos no quadro a
seguir.
Quadro 11 - Defeitos encontrados de acordo com os itens da norma NBR19783
Aparelhos de Apoio Defeitos Encontrados
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Dimensões fora dos limites em 5.4.1 e 5.4.2
Deficiências nas interfaces em 5.4.5, ou 5.4.7, ou 6.3.16
Cobrimento fora dos limites em 5.4.3 e 5.4.4
Tensão de ruptura, ou alongamento, ou o produto dos dois
em 5.1.2
Dureza fora dos limites em 5.1.1
66
Pode-se notar que os defeitos surgiram igualmente em todos os aparelhos
estudados, independente das manifestações patológicas encontradas e da classificação
auferida em inspeção visual.
Era previsível que após 35 anos em serviço, os aparelhos apresentassem diversos
defeitos, tais como falhas dimensionais, alteração de dureza, cobrimentos fora do padrão,
tensão ou deformação de ruptura aquém das premissas normativas. Todos esses resultados
eram esperados.
De extraordinário, apenas de o envelhecimento a ozônio não provocou aumento de
fissuras, porém pode ser explicado pelas faces superiores e inferiores do aparelhos estarem
bem assentadas e protegidas durante os últimos 35 anos, desta forma, o ozônio atacou essas
duas camadas e não houve o envelhecimento esperado, com apresentação de fissuras.
Portanto, a alternativa de substituir os aparelhos de apoio de acordo com as
manifestações patológicas encontradas seja uma prática comum, pode-se afirmar que se
trata do único caminho possível para um gatilho de substituição, visando que os apoios não
tenham vínculos indesejáveis às estruturas.
67
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A preocupação com a manutenção de estruturas como as de obras de artes especiais
foi motivadora para o trabalho e permitiu que se relacionassem as manifestações
patológicas em aparelhos de apoio com as manifestações patológicas da estruturas, as
causas intrínsecas e extrínsecas como um todo, possibilitando uma análise, ainda que
superficial no campo dos matérias, suficiente para tomada de decisão.
Os aparelhos de apoio são elementos estruturais de ligação que permitem a
transmissão de forças entre a superestrutura da obra de arte e o seu suporte e que são, por
isso, elementos essenciais para o correto funcionamento da estrutura na qual se inserem.
Os processos de inspeção ocorreram exatamente de acordo com toda a literatura
encontrada, possibilitando grandes insumos para a tomada de decisão posterior. Desta
forma, as manifestações patológicas foram bem explícitas. Entretanto, pelos elevados
estudados apresentarem as mais diversas condições ao seu entorno, não foi possível que
todos os pilares fossem vistoriados e inspecionados. Desta forma, a manutenção fica
prejudicada pela ausência de informações.
Quanto as causas das manifestações, é um complexo estudo e apesar de existir
literatura, não é trivial entender o motivo de dois aparelhos de apoio, teoricamente
fabricados sob o mesmo processo, de mesma idade, suponhamos armazenados na mesma
forma, estarem adjacentes um ao outro, expostos a carregamentos bem próximos e
apresentarem comportamentos tão distintos em temos de comportamento em serviço. De
todo modo, ficou claro que podemos entender as manifestações patológicas dos aparelhos
de apoio como início de uma causa para as patologias das regiões adjacentes das estruturas.
Mesmo com rompimento e fretagem expostas em processo de corrosão, os
aparelhos podem ainda ter desempenho satisfatório, sem causar restrição de movimento da
peça. Mas, nestes casos, é imprescindível fazer um monitoramento anual para
acompanhamento, caso a caso, para certificar que o desempenho e funcionamento das
peças de neoprene fretado ainda estão adequados.
68
O uso cada vez mais frequente dos aparelhos de apoio de neoprene mostram que os
resultados encontrados em termos de custo benefício e manutenção tem sido satisfatórios
ao longo do mundo.
Quanto ao processo das tratativas adotadas, a substituição foi detalhada pois
representa um processo complexo e com grande nível de envolvimento técnico em relação
a estrutura. Nos casos onde não se foi considerada a substituição, o monitoramento ocorrerá
nos moldes da primeira inspeção, que foi minuciosamente detalhada no presente trabalho.
Desta forma, todas as tratativas a serem dadas em casos de manifestações patológicas em
aparelhos de apoio foram cobertas.
Desta forma, o grande ponto da questão dos aparelhos de apoio é entender o seu
funcionamento não de forma individualizada, mas sim em conjunto com as estruturas
adjacentes, pois é evidente que apesar de algumas anomalias encontradas, os aparelhos de
apoio, exceto os que tinham sinal de degradação ao seu entorno, ainda tinham capacidade
de permanecer em serviço, desde que bem acompanhados. Explícito na fase dos ensaios,
os aparelhos de apoio, ao serem fracionados para corpos de prova, só exibiam deterioração
bem próximos as faces expostas, de modo que, avançando para o miolo do aparelho, as
condições eram melhores.
4.1 SUGESTÃO PARA FUTUROS TRABALHOS
Com a disseminação dos aparelhos de neoprene, sugere-se comparar, em termos de
custos desde a implantação, até a manutenção, se esse material é realmente o mais
proveitoso atualmente.
Pode ser assunto de um futuro trabalho também, a avaliação de materiais
empregados nos apoios e verificar se seria proveitoso um gasto maior na implantação
justificando um melhor comportamento ao longo dos tempos.
Em termos de tomada de decisão, pode ser lançado mão de um diagrama de pareto,
afim de verificar quais causas devem ser atacadas para a minimização das manifestações
69
patológicas encontradas. Para isso, é necessário identificar e quantificar as causas em uma
próxima campanha de inspeção.
70
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73
ANEXOS
ANEXO A
74
75
ANEXO B
76
ANEXO C