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1 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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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

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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

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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

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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

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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)

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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)

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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.

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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

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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.

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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.

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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

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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.

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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.

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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

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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)

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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)

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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)

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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)

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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

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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.

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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

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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.

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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

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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.

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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

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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.

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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

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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)

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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)

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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)

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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

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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

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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.

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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.

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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

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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)

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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

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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

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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

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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

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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

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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)

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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.

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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.

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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

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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

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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

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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

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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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.

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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

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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.

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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.

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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

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patológicas encontradas. Para isso, é necessário identificar e quantificar as causas em uma

próxima campanha de inspeção.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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ANEXOS

ANEXO A

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ANEXO B

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ANEXO C