Projeto de Reabilitação e Reforço da Ponte da Barrinha

Helena Szortika Quadros1, Douglas F de Lemos

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1 Finger & Sommer Engenharia e Consultoria/ quadros@fingersommer.com 2 Finger & Sommer Engenharia e Consultoria/ finger@fingersommer.com

Resumo

A Ponte da Barrinha se localiza no centro da cidade de Ponte Nova, estado de Minas Gerais –

Brasil, sobre o Rio Piranga. É uma ponte histórica, construída durante o ano de 1929, com

84,2m de comprimento e 6,14m de largura. Ao longo das últimas décadas, a estrutura sofreu

sérios danos devido a frequentes inundações do Rio Piranga. A seção de vazão não suporta a

quantidade de água drenada, e a ponte tem trabalhado afogada algumas vezes por ano. Esse

fato causou o recalque de uma fundação e, por esta razão, ocorreu o aparecimento de outros

sérios problemas na estrutura. Como consequência, no ano de 2013, a ponte foi fechada para o

tráfego e circulação de pessoas devido à possibilidade de colapso da estrutura. Esse artigo

apresenta a metodologia usada para inspeção da ponte, os dados obtidos e a lista de problemas

encontrados. Apresenta, também, a solução adotada no projeto de recuperação e reforço da

ponte, incluindo o reforço da fundação. São apresentados comentários sobre os critérios e

justificativas técnicas que guiaram o trabalho. Como resultado, apresentam-se desenhos e

fotos que ilustram o problema e a solução adotada em cada um dos elementos estruturais.

Palavras-chave

Estruturas; Reforço; Pontes; Colapso de ponte; Reabilitação

Ponte da Barrinha

Descrição da obra

A Ponte da Barrinha (figura 1) está localizada na ligação das avenidas Arthur Bernardes e

Antônio Brant Ribeiro, no município Ponte Nova, estado de Minas Gerais. A ponte da

Barrinha foi construída no ano de 1929, em concreto armado.

Figura 1. Vista lateral da obra, face montante.

Devido a alterações à montante do rio, pelo menos uma vez ao ano a estrutura da ponte

trabalha em regime afogado. A adição da carga do empuxo de água na superestrutura,

originalmente não dimensionada, acabou gerando um recalque de 14cm em alguns dos

pilares.

Quando as estruturas não possuem capacidade de escoar o rio que transpõem, o ideal é a

construção de uma nova estrutura, dimensionada ao regime hídrico solicitante. No entanto,

devido às condicionantes do local (vias de acesso estão no mesmo nível da obra de arte), isso

não foi possível, tendo assim que se optar por um reforço da estrutura existente.

Motivo da vistoria

Na última enchente do rio Piranga, no final de 2011 e início de 2012 (Figura 3), a estrutura da

ponte sofreu dano maior, não detectado na época. Com a manutenção do fluxo de trânsito

durante o ano de 2012 – inclusive com o aumento do tráfego em virtude de obras na Av.

Arthur Bernardes, incluindo veículos de carga – a situação se agravou. No final do ano, foi

solicitado pela defesa civil e pelo corpo de bombeiros laudo de avaliação.

A partir de janeiro de 2013, a ponte passou a ser monitorada pelo serviço de topografia da

Associação dos Municípios do Vale do Piranga (Amapi). Paralelamente, foi aberto pelo

Ministério Público inquérito para saber se a ponte oferecia risco para os pedestres. No

primeiro resultado do monitoramento, foi detectado, em período de 15 dias, uma cessão de 14

centímetros no segundo pilar de sustentação da ponte.

Figura 2. Vista da Ponte da Barrinha.

Figura 3. Vista da Ponte da Barrinha

trabalhando afogada.

De forma a evitar o tráfego de pedestres na Ponte devido à possibilidade de colapso da

estrutura em caso de nova cheia, a prefeitura instalou portões nas entradas da obra de arte, que

interditaram seu uso de janeiro de 2013 a outubro de 2014 (Figura 3).

Vistoria

Procedimento para vistoria

Para realização da vistoria, devido à ausência do projeto estrutural original, a equipe de engenheiros realizou uma vistoria cadastral para posteriormente realizar um levantamento das patologias.

Vistoria cadastral Nesta etapa da vistoria, os engenheiros, com auxílio de ferramentas de medição, produziram croqui que registravam todas as medidas da estrutura (figura 4). Para o levantamento da superestrutura foi necessário o auxílio de equipamentos de escalada; para o levantamento da mesoestrutura, de botes aquáticos.

Figura 4. Seção no apoio.

Levantamento das Patologias Para o levantamento e cadastramento das patologias, utilizaram-se os mesmos equipamentos do item 2.2, além de registros visuais, vídeos, esclerometrias e ensaios. As principais patologias encontradas estão descritas a seguir.As peças da superestrutura e mesoestrutura foram numeradas considerando-se como referência o sentido Centro-Rodoviária, por exemplo: Apoio 1: apoio mais próximo do Centro; Pilar P1: pilar localizado no apoio 1; Vigas longarinas: numeradas a partir da viga localizada mais à jusante; Tramo I: primeiro tramo a partir da extremidade Centro. Superestrutura A obra apresentava deformações visíveis do tabuleiro (figura 5), pela observância de suas linhas principais, longitudinais, superiores e inferiores. O tabuleiro, no seu tramo de travessia, apresentava flechas devido ao recalque no pilar P3. As transversinas apresentavam fissuração devido à exposição de armaduras e desagregação de concreto (figura 6). As longarinas apresentavam exposição de armaduras que estavam corroídas (figura 7). Na face inferior da laje em balanço havia armadura exposta corroída (figura 8). Na superestrutura, poucas eflorescências foram encontradas, localizadas em pontos esparsos da laje do tabuleiro.

Figura 5. Desnível do tabuleiro devido ao

recalque no pilar P3.

Figura 6. Armadura exposta nas

transversinas.

Figura 7. Armadura exposta nas vigas.

Figura 8. Fissura na laje próxima ao P4 no

vão P3-P4. Mesoestrutura A mesoestrutura apresentava o recalque no pilar P3, o que gerou fissuras nas lajes adjacentes. Os pilares não apresentavam indícios de insuficiência estrutural ou problemas aparentes. Infraestrutura Recalque da fundação do pilar P3 devido à erosão do fundo da mesma (figura 9). Necessidade de estabilização através de reforço das fundações. Os demais apoios não apresentavam recalque ou indícios de problemas. No entanto, devido à cota de cheia máxima do rio, procedeu-se com o projeto de reforço das fundações para que as mesmas pudessem resistir com segurança aos esforços oriundos do empuxo da água na superestrutura.

. Figura 9: Vista à montante da ponte ressaltando o recalque no pilar P3.

Falhas de desempenho funcionais

Os danos apresentados pela pavimentação asfáltica nas aproximações eram poucos, indicando

a estabilidade dos terraplenos. Os taludes sob a projeção da obra eram protegidos

superficialmente em pedra argamassada; porém, no sentido Rodoviária-Centro, na face à

montante, havia um pequeno desabamento de terra. Não foram identificadas drenagens dos

taludes laterais aos encontros. A Pista não apesentava sinalização horizontal e sua

pavimentação é em paralelepípedo em bom estado. Nos passeios laterais, alguns guarda-

corpos estavam quebrados e com armadura exposta (figura 10). A drenagem da pista estava

com alguns drenos obstruído. Não foram encontradas pingadeiras (figura 11), o que resulta

em armaduras expostas em função dos escorrimentos de águas pluviais nas faces inferior e

lateral da laje em balanço (figura 12). Juntas de Dilatação Transversais do Tabuleiro foram

encontradas nos pilares P3 e P5, porém estas estavam obstruídas e não apresentavam

continuidade no passeio (figura 13). O gabarito fluvial (características hidráulicas) é

insuficiente, pois na época das chuvas a obra pode vir a encontrar-se afogada, conforme

histórico recente de cheias.

Figura 10. Guarda-corpos quebrados e

fissurados.

Figura 11. Ausência de pingadeira na face

inferior da laje em balanço.

Figura 12. Estrutura manchada na

superfície em contato com a queda de água dos drenos.

Figura 13. Junta com continuidade não

respeitada nos guarda-corpos.

Diagnóstico da vistoria

Condições de Exposição da Superfície de Concreto da Superestrutura: A superfície em

concreto da superestrutura foi concebida, aparente, sem revestimento; a obra está localizada

num ambiente que pode ser classificado como cidade, com nível de agressividade moderada,

com risco pequeno de deterioração da estrutura, podendo-se classificar a agressividade

ambiental como classe II, segundo a NBR 6118 / 2007.

Por outro lado, obras-de-arte especiais rodoviárias, em concreto armado, caracterizam-se por

apresentar reduzidas espessuras de concreto de cobrimento, uma vez que a engenharia de

construções da época não havia ainda atentado para o problema de durabilidade das

estruturas, sendo muito comum a concretagem de elementos estruturais sem pastilhas,

distanciadores, etc, obtendo-se peças com os estribos praticamente aflorando à superfície; esta

obra não fugiu à regra. As superfícies de concreto de vigas longarinas recebem águas pluviais,

gerando lixiviações e corrosão de armaduras. Ainda há a presença de fissuras na laje próxima

ao P2, no vão P2-P3, e no P4, no vão P3-P4. Essa fissura é devida ao recalque no pilar P3.

Concluiu-se, portanto, a necessidade de que todas as superfícies de concreto aparente recebam

revestimento protetor a fim de aumentar sua vida útil e evitar danos maiores em médio prazo.

Degradação da mesoestrutura e infraestrutura:

A mesoestrutura não apresenta indícios de dano ou insuficiência estrutural. Não foram

detectadas fissuras ou rachaduras, e acredita-se que estes sejam os elementos estruturais da

ponte em melhores condições.

A infraestrutura apresenta graves problemas. O mais evidente é o recalque do pilar P3,

condição que deixa a obra sob grave instabilidade e necessária intervenção. Contudo, este não

é o único problema:

Conforme registro de cheias do rio nos últimos 3 anos, verificou-se que a ponte tem

trabalhado afogada, ou seja, o nível do rio sobe além do nível do fundo das vigas. Quando a

água do rio atinge as vigas, laje e o guarda-corpo da ponte, ela acaba transmitindo às

fundações da ponte esforços que não foram previstos no projeto original. Estes esforços são

chamados de empuxo da água na superestrutura. Por este motivo, concluiu-se que deveria se

proceder ao reforço de todas as fundações da ponte e não somente do pilar P3, atualmente

recalcado. Esta condição foi uma medida paliativa, uma vez que as normas técnicas e comitês

de estudos de pontes e grandes estruturas recomendam que o nível do fundo das vigas seja

superior ao nível previsto para a cheia máxima em um período de retorno de 100 anos (TR =

100 anos).

Reforço estrutural

Meso e Infraestrutura

A mesoestrutura da estrutura existente é formada por pilares de pedra argamassada. Foi

proposto o reforço destes pilares para que ocorra a migração de carregamentos da

superestrutura para as novas fundações.

A infraestrutura existente é formada por sapatas apoiadas na rocha. Foi proposto o reforço das

fundações existentes para garantir a estabilidade e segurança da obra. O objetivo do reforço

foi de restaurar a segurança das fundações frente às solicitações atuais, principalmente no que

se refere ao regime de cheias do rio e às forças devido ao empuxo d’água impostas à estrutura.

As fundações existentes continuarão funcionando, mas sua parcela de contribuição será

restrita apenas ao peso próprio da superestrutura.

O projeto de reforço desta obra de arte foi idealizado visando que a estrutura continuasse

cumprindo a mesma função de antes de ser interditada, ou seja, após o reforço das fundações,

a capacidade de suportar ações decorrentes do tráfego rodoviário é conforme o trem-tipo

Classe 12. Para a nova estrutura adotou-se o uso de concreto fck = 25MPa, aço CA-50 e barras

Dywidag.

Fundações

Para a execução do reforço, adotamos o uso de estacas tipo raiz. O dimensionamento das

estacas raiz foi realizado através do método proposto pelo CEB, dimensionamento de pilares

submetidos à flexão composta.

A verificação da capacidade de carga geotécnica foi executada através das teorias propostas

por TERZAGHI (1943) e MEYERHOF (1951), além do observado por FLEMING et al.

(1992).

Premissas de cálculo

Para o cálculo da estrutura, os pilares P1 e P7 foram considerados como apoios diretos devido

a suas características geométricas. Estes apoios são muros contínuos e, devido à grande área e

inércia dos pilares, esta hipótese de cálculo pode ser admitida.

Figura 14.Esquema de cálculo da Meso e Infraestrutura.

Nos pilares P3 e P5 existem juntas físicas na superestrutura. Contudo, devido à ligação rígida

das vigas com os pilares, o cálculo dos esforços longitudinais foi executado considerando a

obra contínua. Esse critério é adequado, uma vez que a obra encontra-se confinada contra os

acessos, cabendo a estes a função de resistir aos esforços causados pela dilatação e retração da

obra. O dimensionamento dos pilares P2, P3, P4, P5 e P6 foi conduzido pelos esforços e

geometria do pilar P3, visto que este é o pior caso.

A fundação existente (sapata direta), por já estar em carga e suportando o peso próprio da

ponte, foi considerada como segurança adicional à estrutura. Todo o peso da superestrutura,

reforço da mesoestrutura, reforço da infraestrutura, carga móvel, esforços longitudinais e

esforços transversais foram dimensionados para serem resistidos pelas estacas.

Além dos critérios citados anteriormente, foi dimensionada a execução de protensão do bloco

de fundação para garantir a transmissão dos esforços para as estacas, medida essa que visou

colocar em carga as estacas frente as fundações existentes. Também foi projetada a execução

a protensão do pilar para aumentar a aderência do concreto novo com o pilar existente,

garantindo assim a transmissão de esforços da estrutura existente para a estrutura nova.

Figura 15.Vista transversal do reforço dos

pilares

Figura 16.Vista longitudinal do reforço

dos pilares

Figura 17. Protensão dos pilares com barras Dywidag.

Elementos complementares

Além do reforço dos pilares e fundações, outras medidas foram adotadas visando o aumento

da vida útil da estrutura,. São elas: reparos superficiais localizados com argamassa de reparo,

tratamento superficial de concreto aparente, tratamento superficial do concreto (estético),

injeção de fissuras com resina à base de epóxi, recuperação de taludes revestidos com pedra,

implantação de pingadeiras, metodologia para substituição dos tubos de pvc (drenagem da

pista, drenos - buzinotes) e recuperação dos guarda-corpos.

Execução do reforço

Seguem algumas fotos da fase de construção. Inicialmente foi executada a cravação das

estacas, execução do bloco e do pilar. Após a execução da primeira etapa, foram realizados os

serviços especificados nos elementos complementares.

Figura 18.Reforço dos blocos

Figura 19.Reforço dos blocos

Figura 20.Reforço dos pilares

Figura 21.Recuperação de seção das vigas

Figura 22.Vista geral da obra

Figura 23.Reinauguração da obra

Conclusões

O presente artigo apresentou um caso de reforço e recuperação de uma ponte histórica, na

cidade de Ponte Nova/MG e as condicionantes que nortearam o desenvolvimento do projeto.

A partir das premissas adotadas e da experiência dos profissionais envolvidos foi possível

garantir a segurança da estrutura prolongando a vida útil da mesma.

A ausência de material técnico orientativo para o desenvolvimento de projetos de recuperação

de Obras de Arte Especiais que sejam específicos e que tragam exemplos com clara utilização

foi a principal motivação para a publicação deste trabalho.

Os autores acreditam que somente com a ampla divulgação do que vem sendo feito por

projetistas e construtores é que a engenharia nacional crescerá e se desenvolverá nesta

importante área do conhecimento. Como futuras oportunidades de pesquisa registramos aqui a

necessidade de aprofundarmos o conhecimento na determinação da capacidade de carga de

fundações existentes, um dos principais problemas encontrados em Pontes em todo o Brasil.

Referências

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