Patologias em Pontes: Fissuras e Corrosão

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PATOLOGIAS EM PONTES
FISSURAS
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. Entretanto, seu número, localização e abertura são fatores decisivos para degradação das estruturas (CÁNOVAS, 1988).
CÁNOVAS, M. F. Patologia e terapia do concreto armado. São Paulo: Pini, 1988.
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. 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).
SOUZA, V. C. M.; RIPPER, T. Patologia, Recuperação e Reforço de Estruturas de Concreto. Pini. 1998. p. 255
CARMONA F. A. Curso Prático de Diagnóstico, Reparo, Reforço e Proteção de Edificações em Concreto. São Paulo: Abece, 2005.
DEGRADAÇÃO
Outro fator patológico é a desagregação (Figura 1), que é a deterioração do concreto por separação de suas partes, provocada, em geral, pela expansão devida á oxidação ou dilatação das armaduras, pelo aumento de volume de concreto quando este absorve água, e também pelas aberturas insuficientes das juntas de dilatação, gerando tensões tangenciais não previstas. Pode ocorrer também devido às movimentações estruturais e choques na estrutura. (LANER, 2001).
LANER, F. J. Manifestações Patológicas nos Viadutos, Pontes e Passarelas do Município de Porto Alegre. Porto Alegre, 2001.
FALHAS NAS INSTALAÇÕES DE DRENAGEM
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.
FALHAS NA PISTA DE ROLAMENTO
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.
BAUER, L. A. F. Materiais de Construção 1. Livros Técnicos e Científicos. São Paulo, 1994. 435 p.
ABRASÃO
Dentre as causas da deterioração do concreto destacamos o desgaste superficial: os elementos de concreto estão susceptíveis a ações de desgaste por agente abrasivo ocasionando perdas de material na superfície. A abrasão é um desgaste em que ocasiona perda de desempenho mecânico, o atrito entre diversos objetos e o concreto (AMORIM, 2010).
AMORIM, A. A. Durabilidade das Estruturas de Concreto Aparente. Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte, 2010.
CORROSÃO
A água geralmente está presente na maioria dos casos de deterioração de estruturas de concreto, a facilidade com que penetra nos sólidos porosos determina a taxa de deterioração. Outros efeitos que influenciam a durabilidade do concreto são: o desgaste das superfícies, fissurações, exposição a temperaturas extremas, congelamento ou fogo e efeitos químicos (MEHTA; MONTEIRO, 2008).
MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: Microestrutura, Propriedades e Materiais Propriedades e Materiais. Ibracon, 2008.
Lima (2005) explica que a água salgada é o maior agente de deterioração das estruturas, sendo composta por diversos elementos químicos que provocam degradação física, química e também biológica. Dentre as patologias das estruturas de concreto em ambiente marinho a que mais preocupa é a corrosão das armaduras (Figura 2[a]), pois afeta diretamente a segurança estrutural e também há grande dificuldade e alto custo para repará-las. Segundo Vitório (2003), fatores como a porosidade do concreto, a existência de trincas e a deficiência no cobrimento são responsáveis pela oxidação da armadura, quando esta é atingida por elementos agressivos (Figura 2[b]). A parte que sofre oxidação tem seu volume aumentado em 8 vezes, e a força da expansão expele o concreto do cobrimento, deixando a armadura totalmente exposta à ação agressiva do meio. A continuidade desse fenômeno acarreta a total destruição da armação. Um concreto de boa qualidade, mesmo possuindo ótima resistência, quando em meio agressivo está sujeito a sofrer danos. Porém, um concreto de má qualidade, permeável, segregado está mais vulnerável aos ataques. As chuvas que ocorrem sobre as pontes, podem atacar o concreto através da infiltração e do acumulo ao longo do tempo, devido à ausência de pingadeiras e da deficiência das juntas e da drenagem do tabuleiro (VITÓRIO, 2003).
LIMA, M. G. DE. Ação do Meio Ambiente sobre as Estruturas de Concreto. In: ISAIA, Geraldo Cechella. Concreto: Ensino, Pesquisa e Realizações. São Paulo: Ibracon, 2005. V1. Cap. 24, p. 713-752.]
VITÓRIO, J. A. P.; BARROS, R.M.M.C. Recuperação, Alargamento e Reforço Estrutural de Pontes Rodoviárias no Brasil, Anais do 6º Congresso Luso-Moçambicano de Engenharia, Moçambique, 2011.
PATOLOGIA EM ESTRADAS
EXSUDAÇÃO DE ASFALATO
A exdudação do asfalto ocorre para a superfície, por conta da dilatação do asfalto no calor que encontra dificuldade de ocupar espaço devido ao baixo volume de vazios ou ao excesso de ligante, havendo menor viscosidade do asfalto e consequente envolvimento dos agregados grossos e redução da macrotextura. Sua forma é brilhosa e isso se deve pelo excesso de ligante betuminoso, conforme mostra a Figura 3.
SUBIDA DE FINOS
De acordo com Pinto (2003), a subida de finos ocorre quando da movimentação de materiais constituintes das camadas. Ocorre quando, na presença de água oriunda de problemas de drenagem e infiltração, são expulsos do interior do pavimento através de fendas. A expulsão dessa água ocorre pelos veículos que exercem compressão no momento da sua passagem na rodovia. A Figura 4 mostra a imagem de fendas que abrigam os finos.
DESGASTE
O desgaste está associado ao tráfego e ao intemperismo (Figura 5). É resultante da deficiência na ligação entre os componentes das misturas betuminosas ou a sua má formulação, da utilização de materiais não apropriados e de erros na construção. Quando o estágio de desgaste superficial está avançado, tem-se o arrancamento progressivo dos agregados, que ocorre em consequência da volatização e oxidação do asfalto sob a ação do intemperismo e abrasiva do tráfego, conferindo uma aspereza superficial. Pode ocorrer até um superaquecimento do asfalto ou falta do ligante, caso haja perda progressiva de agregado logo após a abertura ao tráfego, originando uma macrotextura elevada. A exposição dos agregados a muitas solicitações acaba evoluindo para a formação de peladas e ninhos. Outra patologia que pode estar associada com a perda de agregado é o polimento de agregado, como mostra a Figura 5 (d), que, pelo fato da seleção deficiente de agregados, ocasiona problemas de adesividade somados à potencialidade de polimento das superfícies dos agregados pela ação dos pneus de veículos (BERNUCCI, 2006; PINTO, 2003; SILVA, 2008).
ESCORREGAMENTO DE MATERIALBETUMINOSOS
No escorregamento do revestimento betuminoso ocorre formação de fendas em forma de meia-lua devido ao deslocamento do revestimento em relação à base (Figura 6). A baixa resistência da massa asfáltica ou a falta deaderência entre a camada de revestimento e a camada subjacente são os motivos para a formação das trincas em forma de meia-lua. Para Silva (2008) os veículos são os responsáveis por sua formação quando causam deslizamento ou a deformação da massa asfáltica na área de frenagem.
FENDAS OU FENDILHAMENTO: FISSURAS E TINCAS
A ocorrência de fendas é uma forma de degradação mais frequente nos pavimentos flexívies. Sua causa se dá principalmente pela fadiga dos materiais utilizados nas camadas betuminosas, devido à tração por flexão dessas camadas de forma repetida com a passagem de carga dos veículos. Esse número permitido de repetições de cargas para a tensão à tração máxima pode ser conhecido quando se leva em conta o efeito da velocidade e o comportamento do material viscoelástico. Muitos estudos sobre a fadiga de pavimentos flexíveis têm sido inclusive realizados usando alguns softwares que, apesar de suas limitações, permitem definir vários parâmetros complexos, como as propriedades viscoelásticas do asfalto e definir com maior precisão a detecção e possíveis causas das fendas (BESKOU, 2016; HASNI, 2017; SABOO, 2016; ZBICIAKA, 2016).
Segundo Paulo Fernando Silva (2008), os automóveis não causam problemas estruturais e sim a redução do atrito, podendo causar acidentes. De acordo com Joana Pinto (2003), os outros fatores para o fendilhamento são as camadas granulares não possuírem capacidade de suporte, a camada de superfície possuir uma rigidez elevada em relação às outras camadas ou os materiais utilizados serem de má qualidade.
Quando ocorre a evolução das fendas, diz-se ocorrer a reflexão ou propagação de fendas. Enquanto a reflexão aparece em camadas novas que foram construídas sobre uma camada já fissurada, a propagação de fendas inicia-se no interior da camada betuminosa e propaga-se até a superfície.
Quanto ao grau de severidade, as fendas são classificadas como fenda de classe 1 (FC- 1) até a classe 3 e, quanto maior o número, mais danosa será a fenda ao pavimento. Para trincas isoladas, usa-se a classificação FC-1, que são trincas com abertura superior às das fissuras e menores que 1 mm. A FC-2 relaciona-se a trincas com abertura superior a 1 mm e sem erosão nas bordas. Já a FC-3 equivale a trincas com abertura superior a 1 mm e com erosão nas bordas. Para trincas interligadas, a classificação será sempre FC-2 ou FC-3.
Os tipos mais comuns de fendas são as trincas couro de jacaré ou pele de crocodilo, trincas isoladas de retração, trincas em bloco, trincas longitudinais, trincas transversais e trincas de bordo. As trincas que são formadas por causa de fadiga podem ser isoladas ou interligadas. Aquelas que não são causadas por fadiga podem ser isoladas ou em bloco. As fendas do tipo couro de jacaré são aquelas caracterizadas por uma série de fendas longitudinais paralelas. Elas representam o estágio avançado de fadiga. Inicialmente apresentam-se de forma isolada (Figura 7 (a)). À medida que progridem com o tempo, interligam-se e ficam com o aspecto de pele de crocodilo (b). Tendem a agravar-se com o desprendimento de blocos e formação de ninhos (c).
Já as trincas em bloco são formadas devido à retração do revestimento asfáltico e por variações diárias de temperatura. A sua formação é indicativo de que o asfalto sofreu forte endurecimento devido a sua oxidação ou volatização dos maltenos, tornando-os menos flexíveis. Essas trincas possuem configuração próxima a de um retângulo, como mostra a Figura 9. Uma vez que não estão relacionadas com o tráfego, aparecem em qualquer lugar, mesmo em locais de pouco tráfego.
As trincas longitudinais ocorrem de formas isoladas e aproximadamente paralelas ao eixo do pavimento (Figura 10). De acordo com Silva (2008), são causadas entre outros, devido à má execução da junta de construção, reflexão de trincas, assentamento da fundação, retração do revestimento de asfalto ou estágio inicial de fadiga. São chamadas de logitudinais longas quando o seu comprimento é maior que 1 metro, caso seja menor, são chamadas de longitudinais curtas.
As trincas transversais são aquelas que aparecem isoladas e são perpendiculares ao eixo do pavimento. São formadas devido à reflexão de juntas ou de trincas subjacentes ou retração do revestimento asfáltico. É chamada de transversal longa quando o seu comprimento for maior que 1 metro, caso contrário, a trinca será chamada de transversal curta. A desagregação dos bordos dá início à evolução da trinca, seguindo com a penetração de água e enfraquecimento das camadas inferiores. A Figura 11 apresenta a sua forma.
Finalmente, a trinca de bordo é aquela formada devido ao acostamento não pavimentado, pois há umidade excessiva das camadas ou baixa espessura da camada de revestimento e base. Está situada no máximo a 60 cm da borda. A Figura 12 mostra um esquema desse tipo de trinca.
Panelas ou covas surgem devido a buraco ou cavidade que se forma no revestimento, podendo passar para a próxima camada, a base. É uma patologia que surge com a evolução de outras, como as fendas – principalmente aquelas do tipo pele de crocodilo, afundamentos, desgastes, desagregação da camada de desgaste e a falta de aderência entre as camadas. A água da chuva acaba sendo um fator agravante, pois o seu acúmulo entre as trincas superficiais acelera a degradação do revestimento, que é conhecida como stripping. A presença da água desagrega as camadas do pavimento e por esse motivo é comum ocorrer afundamentos em trilha de roda.
PELADAS
As peladas surgem devido à reduzida camada de desgaste, à uma deficiente ligação entre esta camada e a camada betuminosa seguinte e à falta de estabilidade da camada desgaste. A Figura 14 apresenta seu aspecto.
DDE
DEFEITOS ESTRUTURAIS
As deformações normalmente surgem em decorrência da ação conjunta de tráfego intenso e condições climáticas adversas. Resultam da deficiência de zonas pontuais do pavimento, da contaminação localizada das camadas granulares ou pela falta da capacidade de suporte do solo de fundação. Caso não haja uma intervenção, a evolução dessa patologia pode chegar à formação de fendas e subida de finos quando o problema de má drenagem está presente.
AFUNDAMENTO
Os afundamentos são deformações plásticas ou permanentes, que sofrem depressão longitudinal da superfíe do pavimento (Figura 15). As deformações são causadas pela ação das cargas dos pneus que passam repetidas vezes. Segundo Silva (2008), pode ser do tipo afundamento plástico ou de consolidação. O primeiro ocorre por causa das deformações plásticas das camadas do pavimento e apresentam também elevações que contornam o afundamento. Quando possuem até 6 metros de extensão, são ditos de plástico local, mas se maiores, são ditos de plástico da trilha. O do tipo consolidação existe pelo fato de a consolidação diferencial ocorrer em camadas do pavimento e/ou do subleito. Quando tem até 6 metros de extensão, são chamados de consolidação local; quando maiores que 6 metros, consolidação na trilha.
CORRUGAÇÕES OU ONDULAÇÕES
Corrugações ou ondulações também são conhecidas como costela de vaca. Caracterizam-se por ondulações transversais ao eixo da via, que ocorrem nas camadas de desgaste constituídas por revestimento superficial (Figura 16 (a, b)). De acordo com Silva (2008), isso se deve à base instável resultante de má execução e à baixa resistência da massa asfáltica, resultando excesso de asfalto ou finos. Esta patologia está associada às tensões cisalhantes horizontais que se formam em áreas submetidas à aceleração dos veículos. Quando presentes na superfície da camada de revestimento, as ondulações são chamadas de escorregamento de massa e ocorrem por causa da mistura asfáltica de baixa estabilidade em consequência do tráfego e do intemperismo (Figura 16 (c)). Para Pinto (2003), essas deformações resultam de má distribuição do ligante em camadas de concreto betuminoso em que ocorra o arrastamento da mistura por excessiva deformação plástica ou resultante da deformação da fundação.
De acordo com Pinto (2003), abatimentoé um tipo de deformação que se localiza ao longo do eixo da faixa ou transversalmente à faixa de rodagem, Figura 17. A ocorrência dessa patologia pode resultar na deficiente capacidade do suporte das camadas granulares e do solo dos materiais, com a entrada de água através do acostamento ou pavimento-acostamento. Percebe-se em muitos locais onde são executados bueiros de talegue em rodovias nos quais o reaterro não atinge o suporte desejado.
RODREIRA OU TILHA DE RODAS
Rodeiras ou trilhas de rodas se constituem em depressões longitudinais e são resultantes de deformações permanentes em qualquer uma das camadas, causadas por consolidação ou movimento lateral dos materiais quando sujeitos às cargas produzidas pelo tráfego, como mostra a Figura 18.Devido às deficiências na sua formação ou execução, altas temperaturas e por causa do tempo de aplicação das cargas, acaba por não ter uma capacidade de carga adequada. As camadas e as fundações quando não possuem capacidade suficiente de suporte, formam rodeiras de grande raio. As de pequeno raio são formadas pelo fato da baixa resistência à deformação plástica de misturas betuminosas.
De acordo com Liedi Bernucci et al (2006), para a avaliação funcional de um pavimento deve-se considerar a apreciação da superfície dos pavimentos e como este estado influencia no conforto ao rolamento. Um dos métodos é o da serventia de um dado trecho de pavimento, que atribui valores de 0 a 5 para o conforto ao rolamento de um veículo trafegando em um determinado trecho, em um dado momento da vida do pavimento. São avaliados os limites de aceitabilidade e de trafegabilidade, e o parâmetro é a irregularidade longitudinal, uma medida ao longo de uma linha imaginária, paralela ao eixo da estrada.
Outra avaliação é aquela objetiva da superfície do pavimento flexível pela determinação do IGG no levantamento dos defeitos, em que são utilizadas planilhas (Figura 21) para anotações das ocorrências e cálculo das frequências absolutas e relativas dos defeitos (Figura 22), material para demarcação de estacas e áreas da pesquisa (Figura 20), e treliça metálica (Figura 19) para determinação do afundamento nas trilhas de roda das áreas analisadas de acordo com as normas: DNIT 006/2003 – PRO (DNIT, 2003b) e DNIT 007/2003 – PRO (DNIT, 2003c).
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