Apresentação do PowerPoint

REABILITAÇÃO de
GRANDES ESTRUTURAS
UMA EXPERIÊNCIA PORTUGUESA
- THOMAZ RIPPER -
Caracterização da Construção Existente
(Patrimônio)
Reabilitação e Manutenção
Segurança, Durabilidade e Economia
como medida de
Sustentabilidade
“Engineering Structures are designed to perform over a
stated period of time. This means that their functions must
remain intact during the design service life.” Jan Bijen
Desempenho Mecânico
Prevenir Já emDurabilidade
Projeto
Reabilitar: Garantir Segurança Mecânica
Reabilitar: Garantir Durabilidade
Reabilitar: Dimensionar Vida Útil
Observar, Monitorar e Manter
Critério Sustentável de Abordagem
Ação
Ação
Resistência
Probabilidade
Resistência
Resistência > Ação
Desempenho
Mecânico
Durabilidade
Momento
fletor
Frente de
carbonatação
Intensidade de
armaduras
Recobrimento +
Inibidores de
Corrosão + Pintura
Probabilidade a ser controlada
A verificação de estruturas existentes por métodos
probabilísticos, exigindo o maior conhecimento das
características do construído e sua inserção ambiental,
possibilita ao Engenheiro tirar maior partido da
capacidade instalada, trazendo Poupança ao Proprietário.
Ponte de Constância sobre o Rio Tejo
•
Construída pela Maison Eiffel em 1893
•
Ponte Ferroviária de 1895 a 1979
•
Desativada de 1979 a 1984
•
Adaptação a Ponte Rodoviária em 1984
Inspecionar
•Corrosão intensa
• Empenos por corrosão
• Empenos por embate
de veículos
•Elementos Estruturais em “Ferro Pudlado"
Conhecer
•Ensaios de Caracterização Mecânica
•Ensaios de Caracterização Química
Valor
Desvio
Coeficiente de
Mínimo
Médio
Máximo
Característico
Padrão
Variação
Amostras
•Ensaios de Fadiga
Propriedades afetadas pelo aumento 95%
do
Material
fy
fu
fy Valor
fu Médio
fy
fu
fy
fu componente
fy
fu
fyk
fuk
271Carbono
346 279
Aumento da dureza, resistência e têmpera.
0,013
355 294 Diminuição
369 13 da 12
5% e soldabilidade.
3%
258
335
tenacidade
Sulfatos
0,043
Efeito negativo na resistência e tenacidade.
[P] Fósforo
0,077
Aumento na dureza e na fragilidade.
Sílica
0,167
Manganês
0,016
Efeito similar ao carbono, aumento
comportamento frágil.
Aumento na dureza e fragilidade.
do
•Ensaio de Carga e Medição de Extensões, no Tabuleiro
Avaliar,
Calibrar
•Medição da Frequência Própria Vertical do Tabuleiro
Modelação E. F. com
Degradação da Secção
Ensaio
Modelação E. F.
Coeficientes
de Degradação
Modo Frequência [Hz] Modo Frequência [Hz] Modo
Frequência
[Hz]
11º
2,25
1º
13º
2,68
2º
19º
3,10
3º
23º
3,48
4º
30º
4,30
Adotados no Modelo de Cálculo com
11ºElementos Finitos
2,74
2,51cinco transdutores de aceleração
Os
utilizados possuem
sensibilidade nominal
de
• redução
2,79
13º de 5 mm nos
2,98bordos das
10 V/g, o que
permite
medir acelerações a
chapas
e perfis;
-2.
partir
ms19º
3,15 de 10• -5redução
de 2 mm 3,43
nas superfícies
3,53
de contacto entre chapas;
23º
4,16
Representação
• redução de 0,5 mm nas restantes
Esquemática
de
uma
Corda
5º
3,91
30º
4,89
superfícies.
da Ponte de Constância
DESIGNAÇÃO DO ELEMENTO
3,5 tf e CB
Longarinas
Viga - Longarina
Contraventamento - Longarinas
Carlingas
18 tf
30 tf
40 tf
Análise
de Risco
Corda Inferior
Corda Superior
- Para definição dos elementos a intervir,
Diagonal Interior
Diagonal Exterior
Montante carlinga
Vigas Principais
Montantes
TIPO-0
TIPO-I
TIPO-II
TIPO-III
Diagonais:
70x70x10x1+120x12
70x70x10+120x12
80x80x12+120x12
90x90x12+150x13
100x100x13+150x13
foi realizada uma análise de risco,
considerando todos os cenários de
carga.
- Verificação realizada para os estados
limites últimos de compressão, tração,
corte e fadiga.
Corda Inferior
1ª Chapa
2ª Chapa
3ª Chapa
4ª Chapa
5ª Chapa
Corda Superior
1ª Chapa
•Carregamentos
Sem risco de ruína
aplicados no modelo
Risco de ruína dúctil
com resistência remanescente
em elementos
finitos
2ª Chapa
3ª Chapa
4ª Chapa
5ª Chapa
Contraventamento Vigas Principais
Risco de ruína frágil (fadiga)
Pormenorização da Intervenção
•Reforço
•Colocação
dasdediagonais
limitadores
interiores
de
dase carlingas
sinalização
sobre
adequada
os apoiospelo
nosembate
pilares edeencontros
•Substituição
•Reabilitação
dos
dos
montantes
restantes
elementos
ealtura
demais
elementos
estruturais
danificados
veículos
Exemplo: Perda de Secção por Corrosão e Empenamento das Cordas
Ponte 25 de Abril sobre o Rio Tejo
•
À data da sua inauguração (Agosto de 1966), foi a quinta maior ponte
suspensa do mundo e a maior fora dos Estados Unidos da América.
•
Em 1998 o tabuleiro rodoviário foi alargado para seis vias e, em 1999, foi
inaugurada a travessia ferroviária no tabuleiro inferior.
•
A margem Sul comporta o mais elevado índice de cloretos na atmosfera e
na água de toda a costa portuguesa.
•
Os elementos de concreto dos viadutos de acesso e maciços de ancoragem dos
cabos de suspensão só foram objeto de proteção (pintura) durante a obra de reforço
para introdução do tabuleiro ferroviário.
•
Atualmente está a ser redefinido o sistema de proteção dos elementos de concreto,
tendo sido iniciados os trabalhos de caracterização do existente pela face mais
exposta do maciço Norte .
Plano de Ensaios
•
197 pontos de medição de espessura de recobrimento da armadura na face mais
exposta do maciço, totalizando mais de 1400 leituras.
•
Foi estudada a influência do número de ensaios a realizar (concentração do agente
agressor em função da espessura de recobrimento) para garantir a
representatividade desejada.
Ponte Internacional sobre o Rio Guadiana
•
•
•
A ponte do Guadiana integra-se na A 22, estando situada na divisa entre
Portugal (Vila Real de Santo António e Ayamonte) e Espanha, estando distante
aproximadamente 7 km do estuário do rio.
Para além da relativa proximidade do mar, dá-se a presença de antigas salinas
na margem portuguesa do rio (ambiente muito agressivo).
O vão central da ponte, inaugurada em 1991, tem uma extensão de 324
m, sendo suspenso a torres com quase 100 m de altura.
Plano de Ensaios
• Refeito para cinco pontos, indicou probabilidade de corrosão ativa, com mais da
• Sendo os íons cloreto o agente agressor e a corrosão das armaduras o mecanismo de
metade dos valores situando-se acima da concentração limite para concreto
degradação, o plano inicial previa perfis de concentração de cloretos traçados a partir
protendido. Solução: reparação localizada e sistema ativo de proteção catódica,
de ensaios à três profundidades.
através de revestimentos orgânicos condutores aplicados diretamente nas
superfícies (ânodos de sacrifício – corrente galvânica).
Variação do Recobrimento da Armadura
Recobrimento Médio da Armadura
% ClValor Limite
% Cloretos superficial é
%
Cloretos
maior
que osuperficial
valor limite
é menor que o valor limite
Poderá haver risco de corrosão
Não hádevido
risco de
à %corrosão
cloretosdevido
à % cloretos
*
*
Valor indicativo da % inicial de cloretos
(concretagem da obra)
*
Profundidade
*
*
_
*
Perfil de cloretos
Ensaio de cloretos
Modernização do Parque Escolar Português
•
•
Exemplo
uma escolaosnoedifícios
Seixal, margem
Sulescolar
do Tejo,
com altoao
índice
de secundário
Recuperarpara
e modernizar
do parque
destinado
ensino
(100 escolas, numa
primeira
corrosividade
atmosférica
e fase).
umidade relativa do ar ≅ 80% , obra de 1986:
Objetivo: resposta eficaz e eficiente às intervenções pontuais de reparação ou às
intervenções programadas de conservação e manutenção
Análise de Durabilidade
14%
12%
Prof. carbonatação 2011
recobrimento
Frequência
10%
8%
6%
Probabilidade de falha - Pf
25%
20%
Vigas D XC4
limite RC3
15%
10%
4%
5%
2%
0%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0%
0
10
20
30
40
50
60
Tempo - anos
Profundidade - mm
70
80
90
100
Suporte de Conduta de Abastecimento de Água
•
Principal sistema de abastecimento de água a Lisboa: 2100 km de condutas.
•
Objetivo do Proprietário:
Engenharia Forense
do mecanismo
da Vida
Útil do Sistema
- Determinação
Analisar as hipóteses
de Condicionante
intervenção que
garantissem,
com Estrutural
a
Acção
vs oResistência
Durabilidade
(ELU)
fiabilidade
desejada,
abastecimento de- água
do adutor durante
pelo
menos mais 20 anos.
Corrosão de Armaduras por Carbonatação
Não condicionante
Corrosão de Armaduras pela Existência de Fissuras
Condicionante
Corrosão de Armaduras por Reparações Mal Executadas
(Pilhas por Diferença de Potencial entre o Material de
Reparação e o Concreto Original)
Condicionante
Juntas e Estanquicidade
Não condicionante
Viaduto do Pereiro, em Olhão
•
Viaduto em laje esconsa, com fissuras indicativas de deficiente comportamento
à flexão, confirmado através de verificação estrutural.
•
Fissuração transversal
paralela aosàapoios,
linha dea apoios,
meio vão,
desenvolvendo-se
na face inferior atravessando
na quase totalidade
a quase
totalidade
do vão, com
doespaçamento
viaduto.
regular.
Recurso a Tecnologia de Ponta
•
Solução adotada
original em
emchapas
lâminasmetálicas:
CFRP S&P:maior
maiordificuldade
facilidade executiva, resposta
resposta menos
muito
eficazeficaz
mais
para aumento
para aumento
da capacidade
da capacidade
resistente
resistente
à flexão.
à flexão.
Reservatório de Águas Servidas em Sines
•
Reservatório com vigas-parede a apresentarem fissuração devida à ação da
temperatura e retração do concreto.
Recurso a Tecnologia de Ponta
•
Solução com vedação das fendas e injeção de compressão pela aplicação de
laminados CFRP protendidos S&P.
Ponte da Barra, em Aveiro
•
•
Projeto original de Edgar Cardoso, em 1971.
Entrada em serviço em 1974.
•
Apresentava deficiências para as ações mecânicas e ambientais.
•
Urgente necessidade de adaptar a resposta da obra, cuja importância sócio –
económica é elevada, às exigências das regulamentações atuais.
•
Reabilitação levada a efeito entre 2006 e 2008.
25
7×32 = 224
2×34+12=80
578
Interação Projeto - Execução
Reforço: Tecnologia de Ponta
•
Necessidade de reforço generalizado, com protensão exterior, no tabuleiro, para repor
os níveis de capacidade resistente à flexão e corte.
CABO 2
CABO 1
PILARES
P7/P10
CABO 3
CABO 4
PILARES
P8/P9
LIMITE DO TABULEIRO
CHIPPED
SURFACE
CROSS BEAM
0.30x0.30
PRE-STRESSING
CABLE
LONGITUDINAL SECTION
LIMITE DO TABULEIRO
TRANSVERSAL SECTION
Reforço: Tecnologia de Ponta
•
Necessidade de reforço sísmico generalizado, com adição de lâminas CFRP S&P, nos
pilares e travessas superiores.
•
Proteção com recurso a inibidor de corrosão orgânico migratório, aplicado na massa de
material novo e em toda a superfície, e pintura generalizada, com espessura e
componente básico variando em função do nível de exposição.
TRANSVERSAL ELEVATION
LONGITUDINAL ELEVATION
Sistema de Monitorização
•
Instalação de sistemas de monitorização contínua da corrosão que permitissem
fornecer indicações relevantes para avaliação a longo prazo da evolução da corrosão
das armaduras e da eficácia dos métodos de recuperação a que a estrutura foi
submetida.
• Aquisição automática de dados sobre a evolução da penetração de cloretos e da
carbonatação do concreto, com detecção da corrosão nas armaduras decorrente da
acção destes agentes.
•
Sistema baseado em medidas de corrente galvânica, potencial de corrosão
resistividade do betão e temperatura.
•
A análise dos resultados das medidas efectuadas evidencia que, nas zonas
instrumentadas, as armaduras se encontram no estado passivo e que não ocorreu
evolução desfavorável da protecção conferida pelo concreto de recobrimento e
respectivo revestimento.
Reabilitação Sustentável do Patrimônio:
Uma Profissão, Um Desafio, Uma Paixão
[email protected]
www.leb.pt
l’amour c’est plutôt comme le béton
un matériau de construction
(Jacques Lanzmann, chanté par Françoise Hardy, 2006)