ANALISE DE MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS

Prévia do material em texto

0 
 
 
 
 
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS 
Programa de Graduação em Engenharia Civil 
 
 
 
Marcela Lohany Alves de Oliveira 
Patrícia Cristina Cirino Guerra 
Sabrina Machado de Assis 
Talita Cristina de Oliveira 
Tatiane Rodrigues dos Santos 
Wender Giliards Pereira 
 
 
 
 
 
ANÁLISE DE MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM VIADUTOS DE CONCRETO 
PROTENDIDO POR MEIO DE INSPEÇÃO VISUAL: ESTUDO DE CASO PARA 
MICROREGIÕES URBANA, INDUSTRIAL E RURAL DO MUNICÍPIO DE BELO 
HORIZONTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
2018 
1 
 
 
 
 
Marcela Lohany Alves de Oliveira 
Patrícia Cristina Cirino Guerra 
Sabrina Machado de Assis 
Talita Cristina de Oliveira 
Tatiane Rodrigues dos Santos 
Wender Giliards Pereira 
 
 
ANÁLISE DE MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM VIADUTOS DE CONCRETO 
PROTENDIDO POR MEIO DE INSPEÇÃO VISUAL: ESTUDO DE CASO PARA 
MICROREGIÕES URBANA, INDUSTRIAL E RURAL DO MUNICÍPIO DE BELO 
HORIZONTE 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao 
IPUC – Instituto Politécnico da PUC Minas, como 
requisito parcial para obtenção do título Bacharel em 
Engenharia Civil. 
 
Orientador: Me. Antônio Pires Azevedo Júnior 
 
Área de concentração: Engenharia de Estruturas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
2018 
 
2 
 
 
 
 
Marcela Lohany Alves de Oliveira 
Patrícia Cristina Cirino Guerra 
Sabrina Machado de Assis 
Talita Cristina de Oliveira 
Tatiane Rodrigues dos Santos 
Wender Giliards Pereira 
 
 
ANÁLISE DE MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM VIADUTOS DE CONCRETO 
PROTENDIDO POR MEIO DE INSPEÇÃO VISUAL: ESTUDO DE CASO PARA 
MICROREGIÕES URBANA, INDUSTRIAL E RURAL DO MUNICÍPIO DE BELO 
HORIZONTE 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao 
IPUC – Instituto Politécnico da PUC Minas, como 
requisito parcial para obtenção do título Bacharel em 
Engenharia Civil. 
 
Orientador: Me. Antônio Pires Azevedo Júnior 
 
Área de concentração: Engenharia de Estruturas 
 
 
 
 
__________________________________________________________ 
Prof. Me. Antônio Pires Azevedo Júnior – PUC Minas (Orientador) 
___________________________________________________________ 
Prof. Dra. Aline de Araújo Nunes – PUC Minas (Banca Examinadora) 
___________________________________________________________ 
Prof. Dra. Raquel Jacob Sampaio – PUC Minas (Banca Examinadora) 
 
 
Belo Horizonte, 20 de novembro de 2018. 
 
3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedicamos este trabalho, primeiramente, a Deus 
por ser autor de nossas vidas e nosso socorro nas 
horas de angústia. 
Aos nossos familiares que não mediram esforços 
para que chegássemos até esta etapa de nossas 
vidas. 
 
4 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
Chegar até aqui não foi fácil para nenhum de nós, mas, com muita força de vontade e 
fé em Deus conseguimos vencer esta etapa. 
Agradecemos a Pontifícia Universidade Católica, pelo seu corpo docente que nos 
oportunizaram o ensino e o aprendizado que conquistamos até aqui. 
Ao nosso mestre e orientador Antônio Júnior pelo suporte e dedicação para a 
concretização deste trabalho e a todos os professores que nos deram oportunidade е apoio na 
elaboração deste trabalho. 
Nosso agradecimento aos que nos incentivaram nessa jornada, aos nossos familiares e 
amigos que vivenciaram junto conosco esse sonho. 
A todos quе de forma direta ou indireta fizeram parte da nossa formação, о nosso muito 
obrigado. 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
 
 
RESUMO 
 
Estruturas de obra de arte são destacadas pela arquitetura diversificada, dando um charme na 
região ao qual está inserida, pois chama atenção de todos que passam próximo. O presente 
estudo abordou a temática das patologias do concreto protendido como um dos principais 
problemas nas grandes estruturas tais viadutos, pontes dentre outros. Considerou-se os cuidados 
na elaboração, a correta execução envolve estudo dos materiais e traços adequados, além da 
dosagem, cura e proteção contra agentes agressivos. É possível estabelecer um critério de 
avaliação visual das patologias em superestruturas de concreto protendido tomado como estudo 
de caso três viadutos localizados nas microrregiões de Belo Horizonte, Minas Gerais. O 
objetivo foi realizar o mapeamento das patologias com objetivo de identificá-las em três 
viadutos de concreto protendido selecionados para estudo situado em microrregiões de Belo 
Horizonte, levando em consideração as situações de exposição aos agentes patológicos, para 
possíveis ações de manutenção onde se for necessárias. A metodologia considerou a revisão 
bibliográfica sobre o assunto e o mapeamento de três viadutos situados em microrregiões da 
cidade de Belo Horizonte. A seleção dos viadutos baseou-se em três critérios principais que é 
a idade dos viadutos, todos da década de 70, tipo de material construtivo, todos de concreto 
protendido, microrregião urbana, microrregião industrial e microrregião rural. Como 
resultados, verificou-se que as manifestações das patologias químicas nas áreas urbana e 
industrial foram maiores devido à presença da carbonatação e degradação da estrutura devido 
as chuvas ácidas, que não ocorrem na área rural, devido à ausência de industrias. A patologia 
física foi mais presente no viaduto urbano, seguido pelo industrial e, menos frequente, no rural. 
A patologia biológica, só foi encontrada na microrregião urbana, em sua totalidade de 
manifestação, sendo nulas nas demais microrregiões. Concluiu-se que é possível fazer um 
mapeamento e identificação das patologias por método visual e químico para uma análise 
genérica do estado sanitário dos viadutos. As manutenções corretivas devem focar na 
revitalização e recuperação do concreto desagregado nos pilares e placas laterais, colocação de 
obstáculos evitando aproximações de pessoas que venham danificar os pilares, substituição e 
ou recuperação de sistema de drenagem dos viadutos, pingadeiras ao longo das extremidades 
das lajes, substituição das juntas de dilatação e vedação, para evitar escorrimentos ao longo dos 
viadutos e manutenção periódicos em toda a estrutura. 
 
Palavras-chave: Inspeção. Mapeamento. Manutenção. 
 
6 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
Structures of works of art are highlighted by the diversified architecture, giving a charm in the 
region to which it is inserted, because it draws attention of all who pass next. The present study 
addressed the theme of the pathologies of the prestressed concrete as one of the main problems 
in the great structures such viaducts, bridges among others. Care was considered in the 
elaboration, the correct execution involves study of the appropriate materials and traits, besides 
the dosage, cure and protection against aggressive agents. It is possible to establish a criterion 
of visual evaluation of the pathologies in superstructure of prestressed concrete taken as case 
study three viaducts located in the microregions of Belo Horizonte, Minas Gerais. The objective 
was to map the pathologies with the objective of identifying them in three prestressed concrete 
viaducts selected for study located in micro-regions of Belo Horizonte, taking into account the 
situations of exposure to the pathological agents, for possible maintenance actions where 
necessary . The adopted methodology considered the bibliographic review on the subject and 
the mapping of three viaducts located in microregions ofthe city of Belo Horizonte, whose 
selection of viaducts was based on three main criteria that is the age of viaducts, all of the 70's, 
type of construction material, all of prestressed concrete, urban microregion, industrial 
microregion and rural microregion. As results obtained it was verified that the manifestations 
of the chemical pathologies in the urban and industrial areas were greater due to the presence 
of carbonation and the degradation of the structure due to the acid rain, which does not occur 
in the rural area due to the absence of industries. The physical pathology was more present in 
the urban viaduct, followed by the industrial one and less frequent in the rural one. The 
biological pathology was only found in the urban microregion, in its totality of manifestation, 
being null in the other microregions. It was concluded that it is possible to map and identify the 
pathologies by visual and chemical method to make a generic analysis of the sanitary condition 
of the viaducts. Corrective maintenance should focus on the revitalization and recovery of 
unbundled concrete in the pillars and side plates, placing obstacles to avoid approaching people 
that will damage the pillars, replacement and / or recovery of drainage system along the 
viaducts, drippers along the ends of the slabs, replacement of expansion joints and sealing, to 
avoid run-off along viaducts and periodic maintenance throughout the structure. 
 
Keywords: Inspection. Mapping. Maintenance. 
 
 
7 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
FIGURA 1 - Vista geral de uma ponte, mostrando os principais elementos constituintes .... 19 
FIGURA 2 - Ponte Rio Negro ................................................................................................ 20 
FIGURA 3 - Estrutura principal (ponte) e viaduto de acesso ................................................. 21 
FIGURA 4 - Ala Lateral do viaduto rodovia BR 356 sobre a BR 040..................................... 22 
FIGURA 5 - Ponte Rodoviária Anita Garibaldi em Santa Catarina ........................................ 23 
FIGURA 6 - Passarela de pedestre na rodovia Raposo Tavares SP-270 ................................ 23 
FIGURA 7 - Ponte canal em Magdeburg na Alemanha ........................................................ 24 
FIGURA 8 - Desenvolvimento planimétrico .......................................................................... 24 
FIGURA 9 - Ponte em laje ...................................................................................................... 25 
FIGURA10 - Ponte em viga reta de alma cheia ...................................................................... 25 
FIGURA11 - Ponte em viga reta em treliça ........................................................................... 26 
FIGURA 12 - Ponte em quadro rígido ..................................................................................... 26 
FIGURA 13 - Ponte em abóbada .............................................................................................. 26 
FIGURA 14 - Ponte em Arco superior .................................................................................... 27 
FIGURA 15 - Ponte Pênsil .................................................................................................... 27 
FIGURA 16 - Concreto degradado devido a ação do fogo .................................................... 33 
FIGURA 17 - Vegetação na junta de dilação ........................................................................ 35 
FIGURA 18 – Procedimento de medição dos viadutos ........................................................ 38 
FIGURA 19 – Estrutura não carbonatada ............................................................................... 38 
FIGURA 20 – Estrutura carbonatada ...................................................................................... 39 
FIGURA 21- Localização do Viaduto Helena Greco ............................................................ 41 
FIGURA 22 - Viaduto Helena Greco .................................................................................... 41 
FIGURA 23 - Localização do Viaduto de Microrregião Rural ............................................. 42 
FIGURA 24 - Localização do Viaduto de microrregião Industrial ....................................... 43 
FIGURA 25 - Viaduto do Anel Rodoviário sobre avenida Amazonas ................................. 44 
FIGURA 26 - Ação do fogo na laje inferior do tabuleiro ...................................................... 45 
FIGURA 27 - Eflorescência na laje inferior da viga ............................................................. 46 
FIGURA 28- Patologia de impactos e eflorescência ............................................................. 47 
FIGURA 29 - Presença de goiabeira na junta de movimentação térmica da viga .................. 47 
FIGURA 30 - Patologia química entre pilar e viga .............................................................. 48 
FIGURA 31 - Defensa deteriorada ......................................................................................... 49 
 
8 
 
 
 
 
FIGURA 32 – Degradação do concreto da defesa central do viaduto .................................... 49 
FIGURA 33 - Patologia mecânica e física proveniente de colisões de veículos .................... 50 
FIGURA 34 - Trincas ao longo da defensa ............................................................................ 50 
FIGURA 35 - Exposição das armaduras da defensa do viaduto ........................................... 51 
FIGURA 36 - Armadura da defensa exposta e oxidada ......................................................... 51 
FIGURA 37 - Patologia sobre o revestimento betuminoso do viaduto .................................. 52 
FIGURA 38 - Junta de movimentação do viaduto ................................................................ 53 
FIGURA 39 - Pilar carbonatado e concreto desplacando com consequente exposição da 
armadura ................................................................................................................................ 54 
FIGURA 40 - Presença de pteridófitas .................................................................................. 55 
FIGURA 41 - Trincas na laje do tabuleiro .............................................................................. 56 
FIGURA 42 - Armadura transversal da laje do tabuleiro ....................................................... 56 
FIGURA 43 – Carbonatação identificada na superfície externa da viga .............................. 57 
FIGURA 44 - Armadura longitudinal exposta ....................................................................... 58 
FIGURA 45 - Defensa trincada e desplacando ...................................................................... 59 
FIGURA 46 - Defensa carbonatada ......................................................................................... 59 
FIGURA 47 – Visualização da integridade do revestimento do tabuleiro .............................. 60 
FIGURA 48 - Placas do passeio para pedestres com armaduras expostas ............................. 61 
FIGURA 49 - Guarda corpo descontínuo em área de risco.......................................................61 
FIGURA 50 - Piso da passagem de pedestres danificado ........................................................ 62 
FIGURA 51 - Pilar com armadura exposta e agregados aparentes ........................................ 63 
FIGURA 52 - Ensaio de Carbonatação .................................................................................... 63 
FIGURA 53 – Visão aproximada do esmagamento do aparelho de apoio no encontro entreo 
pilar e a mesa inferior ............................................................................................................. 64 
FIGURA 54 - Visão ampla do esmagamento do aparelho de apoio no encontro entre o pilar e a 
mesa inferior ........................................................................................................................... 64 
FIGURA55 - Cortina com desplacamento e armadura exposta ............................................. 65 
FIGURA56 - Cobrimento nominal da laje do tabuleiro ........................................................ 66 
FIGURA57 - Trinca de retração na laje do tabuleiro ............................................................ 67 
FIGURA58 - Concreto da alma do Viaduto ........................................................................... 68 
FIGURA59 – Visão da ausência da tonalidade rosa no concreto ........................................... 68 
FIGURA 60 - Armadura da defensa de concreto exposta as condições do ambiente ............ 69 
FIGURA 61 - Revestimento do tabuleiro da BR 040 ............................................................. 70 
 
9 
 
 
 
 
FIGURA 62 - Trincas sobre o Revestimento Asfáltico da BR 040 ........................................ 70 
FIGURA 63 - Cortina do Viaduto da BR 040 ........................................................................ 71 
FIGURA 64 - Armaduras Longitudinais da cortina ................................................................. 71 
FIGURA 65 – Porosidade na estrutura da cortina .................................................................... 72 
FIGURA 66 - Pilar P1 do viaduto ............................................................................................ 73 
FIGURA 67 - Material intermediário desgastado entre o pilar e a viga................................... 73 
FIGURA 68 - Pilar P3 do viaduto deteriorado ......................................................................... 74 
FIGURA 69 - Pilar do viaduto da BR 356 carbonizado ......................................................... 74 
 
 
 
 
 
10 
 
 
 
 
LISTA DE SIGLAS 
 
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas 
CBUQ Concreto Betuminoso Usinado a Quente 
DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes 
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística 
IND Industrial 
PUC Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais 
TCC Trabalho de Conclusão de Curso 
RUR Rural 
URB Urbano 
 
11 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 14 
1.1 Objetivos .......................................................................................................................... 14 
1.1.1 Objetivo Geral ............................................................................................................... 15 
1.1.2 Objetivos Específicos ..................................................................................................... 15 
1.2 Justificativa ..................................................................................................................... 15 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................................... 17 
2.1 O material concreto protendido .................................................................................... 17 
2.2 Pontes e Viadutos de Concreto ...................................................................................... 18 
2.2.1 Elementos Constituintes de estruturas de pontes e viadutos ......................................... 19 
2.2.1.1 Viadutos de acesso ..................................................................................................... 20 
2.2.2 Principais funções dos elementos constituintes de estruturas de pontes e viadutos ..... 20 
2.2.2.1 Ligações da obra com a estrada ................................................................................ 21 
2.2.3 Classificação das pontes e viadutos ............................................................................... 22 
2.2.4 Patologias em pontes e viadutos de concreto ................................................................ 28 
2.2.4.1 Patologias Causadas por Agentes Químicos ............................................................ 29 
2.2.4.2 Patologia causadas por agentes Físicos ................................................................... 31 
2.2.4.3 Patologia causadas por agentes Mecânicos .............................................................. 36 
2.2.4.4 Patologia causadas por agentes Biológicos .............................................................. 34 
2.2.4.5 Patologia causadas por Erros de Execução ............................................................. 35 
3 METODOLOGIA .............................................................................................................. 36 
4 DESENVOLVIMENTO .................................................................................................. 40 
4.1. Levantamento cadastral dos viadutos analisados ......................................................... 40 
4.1.1 Microrregião Urbana - Viaduto Helena Greco ............................................................ 40 
4.1.2 Microrregião Industrial - Viaduto do Anel Rodoviário interseção Avenida Amazonas....42 
4.1.3 Microrregião Rural - Viaduto da BR 040........................................................................43 
4.2 Mapeamento e Identificação das manifestações patológicas ........................................ 44 
4.2.1 Microrregião Urbana - Viaduto Helena Greco ............................................................ 44 
4.2.1.1 Elementos da superestrutura ..................................................................................... 44 
4.2.1.1.1 Laje do tabuleiro ...................................................................................................... 45 
4.2.1.1.2 Viga principal .......................................................................................................... 47 
4.2.1.1.3 Defensas ................................................................................................................. 48 
 
 
12 
 
 
 
 
4.2.1.1.4 Revestimento do tabuleiro ....................................................................................... 52 
4.2.1.1.5 Cortinas .................................................................................................................... 53 
4.2.1.1.6 Alas laterais ............................................................................................................ 53 
4.2.1.1.7 Passagem para pedestres ......................................................................................... 53 
4.2.1.2 Elementos da mesoestrutura ..................................................................................... 54 
4.2.1.2.1 Pilares ...................................................................................................................... 54 
4.2.2 Microrregião Industrial - Viaduto do Anel Rodoviário sobre Avenida Amazonas ....... 55 
4.2.2.1 Elementos da superestrutura ..................................................................................... 55 
4.2.2.1.1 Laje do tabuleiro ...................................................................................................... 55 
4.2.2.1.2 Viga principal ......................................................................................................... 57 
4.2.2.1.3 Defensas .................................................................................................................58 
4.2.2.1.4 Revestimento do tabuleiro ....................................................................................... 60 
4.2.2.1.5 Passeio para pedestres ............................................................................................. 60 
4.2.2.2 Elementos da mesoestrutura ..................................................................................... 62 
4.2.2.2.1 Pilares ...................................................................................................................... 62 
4.2.2.2.2 Travessas ................................................................................................................. 65 
4.2.2.2.3 Cortinas .................................................................................................................... 65 
4.2.2.2.4 Alas laterais ............................................................................................................. 65 
4.2.3 Microrregião Rural - Viaduto da BR 040 ..................................................................... 66 
4.2.3.1 Elementos da superestrutura ..................................................................................... 66 
4.2.3.1.1 Laje do tabuleiro ...................................................................................................... 66 
4.2.3.1.2 Viga principal .......................................................................................................... 67 
4.2.3.1.3 Defensas .................................................................................................................. 69 
4.2.3.1.4 Revestimento do tabuleiro ....................................................................................... 69 
4.2.3.1.5 Cortinas .................................................................................................................... 70 
4.2.3.1.6 Alas laterais ............................................................................................................. 72 
4.2.3.1.7 Passagem para pedestres .......................................................................................... 72 
4.2.3.2 Elementos da mesoestrutura ..................................................................................... 72 
4.2.3.2.1 Pilares ...................................................................................................................... 72 
4.2.3.2.2 Travessas ................................................................................................................. 73 
5 ANÁLISE DOS RESULTADOS ...................................................................................... 76 
6 CONCLUSÃO .................................................................................................................... 80 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................ 82 
 
13 
 
 
 
 
ANEXOS ................................................................................................................................ 85 
APÊNDICES ........................................................................................................................ 92 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 
Com o crescimento das cidades e a necessidade de deslocamentos para diversas regiões 
é possível observar, cada vez mais, a busca por métodos que facilitem o deslocamento e 
reduzam o tempo no trânsito. As pontes e viadutos são instrumentos fundamentais no ambiente 
urbano, tornando possíveis os deslocamentos entre vãos, em um menor tempo e menor 
distância. Entretanto, estas estruturas podem apresentar patologias de caráter físico, químico, 
biológico ou mecânico, que podem influenciar no desempenho das suas funções. 
Um fator importante que deve ser levado em consideração quando se fala em patologias 
das estruturas é a localização desta, já que em cada localização existe um conjunto de forças 
externas distintos. Os ambientes rurais, industriais e urbanos apresentam diferentes 
características, alterando, assim, as patologias e a frequência com que elas se apresentam. 
O tema central proposto neste estudo considera as patologias do concreto protendido 
como um dos principais problemas nas grandes estruturas (viadutos, pontes etc.). Em função 
dos resultados positivos com relação ao desempenho do concreto nestas estruturas, estes se 
relacionam aos cuidados na sua elaboração, na correta execução, que envolve estudo dos 
materiais e traços adequados, além da dosagem, cura e proteção contra agentes agressivos. 
A ausência de atenção necessária e detalhes com os itens acima mencionados podem 
resultar em patologias problemas nas estruturas, que podem gerar desde os prejuízos 
econômicos à perda de vidas humanas. 
Com base nas estruturas de concreto protendido, tem-se como elemento que mais 
provoca alterações e falhas nestas estruturas a água, quer sob o aspecto químico, quer em função 
da grande capacidade de dissolver substâncias e participar de reações com componentes; e 
fisicamente, por ser um veículo que transporta corpos. 
Nesse sentido, pergunta-se: é possível estabelecer um critério de avaliação visual das 
patologias em superestruturas de concreto protendido tomado como estudo de caso três viadutos 
localizados nas microrregiões de Belo Horizonte? 
 
1.1 Objetivos 
 
Neste item, estão elencados o objetivo geral e os objetivos específicos do trabalho. 
 
15 
 
 
 
 
1.1.1 Objetivo Geral 
 
Realizar o mapeamento das patologias, identificando-as em três viadutos de concreto 
protendido situado em microrregiões de Belo Horizonte. Alem disso, considerar as situações de 
exposição das estruturas aos agentes patológicos. 
 
1.1.2 Objetivos Específicos 
 
▪ Definir os três viadutos que serão analisados 
▪ Caracterizar pontes e viadutos das microrregiões industrial, rural e urbana; 
▪ Realizar ensaios visuais e auditivos para caracterização das patologias 
▪ Mapear as patologias nos três viadutos selecionados 
▪ Quantificar graficamente as patologias encontradas nos viadutos 
▪ Analisar os resultados obtidos e definir classificação quanto à aparição das patologias. 
 
1.2 Justificativa 
 
O presente estudo se justifica diante da condição das estruturas de concreto serem de 
grande importância para a vida humana e o produto precisar atender às especificações das 
normas e do cliente. De acordo com Souza e Ripper (1998), os conceitos implicam na 
consideração de que uma obra de Engenharia não estará, apenas, relacionada ao seu usuário 
direto, mas, também, à coletividade na qual se insere. Fica evidenciada a importância de se 
trabalhar conceitos de qualidade da construção e de garantia da melhor condição física e 
estrutural enquanto questões que carecem de análise mais atualizada, em especial a segurança 
estrutural. 
Sabendo do aparecimento de incidências patológicas em determinada estrutura, Souza 
e Ripper (1998) explicam que se trata da existência de uma ou mais falhas durante a execução 
de uma das etapas das construções e no sistema de controle de qualidade. Neste sentido, 
constata-se a relevância do tema proposto neste estudo uma vez que a identificação das 
patologias em estruturas de concreto mostra-se necessária para garantir a qualidade da estrutura, 
seja ela residencial, comercial, industrial, ou em pontes e viadutos. 
16 
 
 
 
 
O presente trabalho reforça a sua importância diante da proposta de se tratar de um 
estudo analítico das patologias existentes em pontes e viadutos de concretoprotendido, devido 
aos fatores ambientais, físicos, químicos, mecânicos e biológicos. 
A escolha por este tema se justifica, também, pela carência de material bibliográfico e 
de informações disponíveis sobre as pontes e os viadutos da região de Belo Horizonte, o que 
tem feito com que muitas estruturas apresentem uma série de fatores que acabam por contribuir 
com a degradação das estruturas, como a ausência de manutenção adequada, utilização 
inadequada dos materiais envelhecimento natural, deterioração precoce, dentre outros. 
Este material pode configurar-se como mais uma fonte de informação no que se refere 
à identificação das patologias existentes em pontes e viadutos em concreto protendido, 
orientando na execução de avaliações diagnósticas para acadêmicos e profissionais da 
engenharia e áreas afins, contribuindo para elaboração de planos de manutenção preventiva e 
futuras obras de recuperação em elementos de grande estrutura. 
 
17 
 
 
 
 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
 
 O presente capítulo aborda o material concreto, que se apresenta como um dos materiais 
mais utilizados na construção civil, seja em elementos estruturais ou somente em elementos de 
revestimento. Além disso, conta-se com os elementos estruturais os principais elementos em 
uma construção, visando à segurança da edificação, procurou-se estudar as patologias nas 
estruturas de concreto, tendo em vista identificar as principais causa e maneiras de recuperação. 
 
2.1 O material concreto protendido 
 
Embora o concreto protendido tenha sido patenteado por um engenheiro de São 
Francisco em 1886, ele não surgiu como um material de construção amplamente aceito até meio 
século depois. A escassez de aço na Europa, após a Segunda Guerra Mundial, juntamente com 
os avanços tecnológicos no concreto e aço de alta resistência, fez do concreto protendido o 
material de construção de escolha durante a reconstrução européia do pós-guerra. A primeira 
estrutura de concreto protendido da América do Norte, a Walnut Lane Memorial Bridge, na 
Filadélfia, Pensilvânia, não foi concluída até 1951 (MASON, 2003). 
No concreto armado convencional, Monzi (2016) explica que a alta resistência à tração 
do aço é combinada com a grande resistência à compressão do concreto para formar um material 
estrutural mais resistente, tanto na compressão, quanto na tensão. 
O princípio por trás do concreto protendido é que as tensões de compressão induzidas 
por tendões de aço de alta resistência em um membro de concreto, antes que as cargas sejam 
aplicadas, equilibrarão as tensões de tração impostas no membro durante o serviço. Nesse 
sentido é que Pfeil (1993) explica que o esforço preliminar remove uma série de limitações de 
projeto em locais convencionais de concreto em extensão e carga e permite a construção de 
telhados, pisos, pontes e paredes com vãos mais longos, sem suporte. Isso permite que 
arquitetos e engenheiros projetem e construam estruturas de concreto mais leves e rasas sem 
sacrificar a resistência. 
O princípio por trás do protensão é aplicado quando uma fileira de livros é movida de 
um lugar para outro. Em vez de empilhar os livros verticalmente e carregá-los, os livros podem 
ser movidos em uma posição horizontal, aplicando pressão nos livros no final da linha. Quando 
uma pressão suficiente é aplicada, as tensões de compressão são induzidas ao longo de toda a 
18 
 
 
 
 
fileira, e toda a fileira pode ser levantada e transportada horizontalmente de uma só vez. Este 
sistema tornou-se o mais competitivo por permitir a construção de cabos de grande capacidade 
com a protensão da ordem 200 tf a 100 tf (REZENDE, 2007). 
 
2.2 Pontes e Viadutos de Concreto 
 
Na Engenharia Civil, O’connor (2002) e Ching (2006) definem como obras de arte 
especiais (OAE) as obras que apresentam dimensões, originalidade e criatividade únicas. São 
obras menos não tão constantes, de caráter público que se voltam ao benefício geral da 
população. São divididas em obras de arte correntes e obras de arte especiais. 
Existe na literatura técnica, uma classificação de OAE, as pontes e viadutos, que diferem 
entre si pelo elemento natural a ser vencido. As pontes são estruturas que transpõem obstáculos 
hídricos já os viadutos são estruturas que vencem obstáculos representados por outras vias ou 
vales (MASON, 2003). 
Desde os tempos mais primitivos, de acordo com Fraenkel (2005), quando o homem 
usava um tronco de árvore para superar os obstáculos naturais e continuar seu trajeto, até os 
tempos atuais, em que estruturas desafiam a lei da gravidade e a própria imaginação humana 
pela ousadia de seus vãos, as pontes representam uma das mais belas formas de expressão da 
capacidade criadora da Engenharia. 
Em se tratando do projeto de uma ponte ou viaduto, Carvalho (2005) defende que é 
necessário um estudo adequado de diferentes fatores determinantes tais como: 
 
▪ Características geométricas das vias, topografia local, 
▪ Elementos hidrológicos como vazão dos rios e cotas máximas de enchentes, 
▪ Geotécnicos para estudo do solo e adequação das fundações, além dos carregamentos 
atuantes. 
 
Mason (2003) revela ainda, que as pontes e viadutos se mostram como tendo 
constituição estrutural semelhante e dividida em superestrutura, mesoestrutura e infraestrutura. 
A NBR 7188 - Carga móvel rodoviária e de pedestres em pontes, viadutos, passarelas e outras 
estruturas (2013, p.1) define pontes como uma estrutura sujeita a ação de carga em movimento, 
designada como carga móvel, usada para transpassar algum obstáculo natural tais como rio, 
19 
 
 
 
 
córrego, vale etc, e a estrutura para transpor um obstáculo artificial avenida, rodovia etc é 
denominada viaduto 
Marchetti (2007, p. 2) relata que a ponte deve satisfazer, perfeitamente, às necessidades 
da via de acordo com seu tráfego, vazão etc. Ter os seus materiais constituintes específicos de 
forma que a tensão neles exercidas não ultrapasse as admissíveis para que não ocorra a ruptura. 
A estrutura deve ser agradável e harmônica com o ambiente situado e deve atender às exigências 
para que sua durabilidade alcance a especificada em projeto. Entretanto, um estudo econômico 
deve ser feito para que a ponte atenda aos requisitos acima e seja viável do ponto de vista 
financeiro. 
 
2.2.1 Elementos Constituintes de estruturas de pontes e viadutos 
 
As pontes, em sua maioria, sob o ponto de vista funcional, podem ser divididas em três 
partes principais de acordo com Pfeil (1983): superestrutura, mesoestrutura e infraestrutura. 
A superestrutura é o elemento de suporte imediato ao estrado, que constitui a parte útil 
da obra, constituída por lajes, vigas primárias e secundárias.A mesoestrutura é o elemento que 
recebe os esforços da superestrutura e os transmite a infraestrutura, em conjunto com os 
esforços recebidos, diretamente, de outras forças solicitantes, elementos constituintes são os 
pilares, encontros, travessas etc.A infraestrutura ou fundação é a parte da ponte por meio da 
qual são transmitidos, ao terreno de implantação da obra, rocha ou solo, os esforços recebidos 
da mesoestrutura, seus elementos constituintes são blocos, sapatas, estacas, tubulões, etc. 
Na Figura 1 é possível observar os elementos constituintes de uma ponte. 
 
Figura 1 - Vista geral de uma ponte, mostrando os principais elementos constituintes 
 
Fonte: Pfeil, (1993). 
 
20 
 
 
 
 
 A exemplo dos elementos de uma ponte, a figura 2 refere-se a ponte Jornalista Phelippe 
Daou, conhecida popularmente como Ponte Rio Negro, localizada no estado do Amazonas onde 
é possível visualizar a superestrutura, mesoestrutura, e a infraestruturadesta ponte. 
 
Figura 2 - Ponte Rio Negro 
 
Fonte: Monzi, (2016). 
 
Martha (2010) explica que o acabamento e o estilo das pontes e viadutos devem ser 
definidos observando-se as características estéticas adequadas às obras existentes na cidade. 
Nos desenhos devem ser apresentados todos os elementos necessários à execução da obra, 
condizentes com os cálculos. 
 
2.2.1.1 Viadutos de acesso 
 
Ainda, segundo Pfeil (1993), a transposição de um rio situado em um vale muito aberto 
requer, além da construção da ponte, a construção de obras de acesso que podem ser 
constituídas por aterros ou por viadutos que, nestes casos, denomina-se viadutos de acesso, 
como mostrado na figura 3. 
 
 
 
 
21 
 
 
 
 
Figura 3 - Estrutura principal (ponte) e viaduto de acesso 
 
Fonte: Pfeil, (1993). 
 
2.2.2 Principais funções dos elementos constituintes de estruturas de pontes e viadutos 
 
Conforme Pfeil (1993), a função viária da ponte é, por excelência, dar continuidade à 
via na transposição de um obstáculo. São desempenhadas pelos elementos mais ligados ao 
usuário, tais como, pista de rolamento, com ou sem acostamento, linha férrea, com ou sem 
lastro, passeios laterais, guarda corpo, barreiras de proteção. A função estática consiste em 
conduzir as cargas da posição onde elas se encontram até o solo. São representadas pelos 
principais elementos estruturais da obra como lajes, vigamento secundário, vigamento 
principal, pilares, blocos de transição e fundações. A função da laje é receber, diretamente, as 
cargas dos veículos que circulam no tabuleiro. 
Pfeil (1983) afirma que o vigamento secundário tem à função de servir de apoio às lajes, 
conduzindo as reações destas ao vigamento principal. O vigamento principal vence os 
obstáculos que determinam o projeto da obra, transferindo as cargas dos vãos para os apoios 
sobre pilares. Os pilares recebem as cargas verticais e horizontais da superestrutura, 
transferindo-as para as fundações. 
 
2.2.2.1 Ligações da obra com a estrada 
 
Conforme Pfeil (1983), a ligação da ponte com a estrada é feita pelos elementos situados 
nas extremidades da obra, tais como cortinas, alas laterais, muros auxiliares etc. Na figura 4 é 
possível visualizar a Ala lateral do viaduto da rodovia BR 356 sobre a BR 040, viaduto este 
objeto de estudo do presente trabalho. 
 
 
22 
 
 
 
 
Figura 4 - Ala Lateral do viaduto rodovia BR 356 sobre a BR 040 
 
Fonte: Arquivo dos autores, 2018. 
 
2.2.3 Classificação das pontes e viadutos 
 
As pontes e viadutos são classificadas de acordo com seu tipo de estrutura, forma, 
ambientes situados, mobilidade do tabuleiro, material de construção, etc. a classificação 
segundo a extensão do vão, de acordo com Marchetti (2007, p. 3), vãos de até 2 metros são 
denominados bueiros, vãos de 2m a 10m nomeados pontilhões e vãos maiores do que 10m 
intitulados como pontes ou viadutos. 
 No tocante à classificação segundo a durabilidade, Marchetti (2007, p. 3) classifica 
como pontes permanentes “aquelas construídas em caráter definitivo, sendo que a durabilidade 
deverá atender até o momento que forem alteradas as condições da estrada”. As pontes 
provisórias referem-se às pontes construídas para “uma duração limitada, geralmente, até que 
se construa a obra definitiva. Prestam-se quase sempre a servir como desvio de tráfego”. Já as 
pontes desmontáveis “são construídas para uma duração limitada, diferindo das provisórias por 
serem reaproveitáveis”. 
 Em relação à classificação quanto a natureza do tráfego, conforme Marchetti (2007, p. 
3) assinala que esta dá-se como pontes rodoviárias, pontes para pedestres (passarelas), pontes 
rodoferroviárias, pontes ferroviárias, pontes canal e pontes aeroviárias. A Figura 5 é um 
exemplo de pontes classificadas como rodoviárias. 
23 
 
 
 
 
Figura 5 - Ponte Rodoviária Anita Garibaldi em Santa Catarina 
 
Fonte: DNIT, (2015). 
 
A exemplo de classificação de pontes para pedestres, a Figura 6 mostra uma passarela 
sobre a rodovia Raposo Tavares localizado no estado de São Paulo. 
 
Figura 6 - Passarela de pedestre na rodovia Raposo Tavares SP-270 
 
Fonte: Metal Masa, (2018). 
 
A figura 7, mostra uma ponte sobre um aqueduto na cidade de Magdeburg na 
Alemanha. 
24 
 
 
 
 
Figura 7 - Ponte canal em Magdeburg na Alemanha 
 
Fonte: Séculos História, (2013). 
 
Vale também destacar a classificação quanto ao desenvolvimento planimétrico, ao se 
considerar a projeção do eixo da ponte em um plano horizontal (planta), pode-se ter pontes retas 
(ortogonais), esconsas ou pontes curvas de acordo com Marchetti (2007, p. 3). 
A Figura 8 refere-se sobre o desenvolvimento planialtimétrico de uma ponte. 
 
Figura 8 - Desenvolvimento planimétrico 
 
Fonte: Marchetti, (2007). 
25 
 
 
 
 
Na classificação segundo o desenvolvimento altimétrico, consideram-se a projeção do 
eixo da ponte em um plano vertical (elevação), conforme Marchetti (2007), as pontes são 
classificadas em horizontais ou em nível, pontes em rampa, retilíneas ou curvilíneas e na 
classificação quanto o sistema estrutural da superestrutura, quanto ao tipo estrutural, segundo 
Pfeil (1983), as pontes podem ser classificadas em: em laje, viga reta de alma cheia, viga reta 
em treliça, em quadro rígido, em abóbada, em arco superior e pênsil. 
A figura 9 a seguir se trata de uma ponte em laje, já as figuras 10 e 11 representam 
pontes em viga reta de alma cheia e treliça, respectivamente. 
 
Figura 9 - Ponte em laje 
 
Fonte: Pfeil, (1993). 
 
Figura 10 - Ponte em viga reta de alma cheia 
 
Fonte: Pfeil, (1993). 
 
 
26 
 
 
 
 
Figura 11 - Ponte em viga reta em treliça 
 
Fonte: Pfeil. (1993). 
 
Pode-se observar a seguir um esquema de ponte em quadro rígido na Figura 12 e uma 
ponte em abóboda na Figura 13. 
 
Figura 12 - Ponte em quadro rígido 
 
Fonte: Pfeil, (1993). 
 
Figura 13 - Ponte em abóbada 
 
Fonte: Pfeil, (1993). 
 
27 
 
 
 
 
Nas imagens 14 e 15 é possível observar esquemas de ponte em arco superior e ponte 
pênsil, respectivamente. 
 
Figura 14 - Ponte em Arco superior 
 
Fonte: Pfeil, (1993). 
 
Figura 15 - Ponte Pênsil 
 
Fonte: Pfeil, (1993). 
 
 Sobre o material da superestrutura, a classificação, de acordo com o material 
constituinte da superestrutura as pontes podem ser de madeira, em alvenaria (pedra, tijolos), de 
concreto armado, de concreto protendido e de aço conforme Marchetti (2007). 
A classificação conforme a posição do tabuleiro em pontes em arco, segundo Marchetti 
(2007), a posição do tabuleiro de uma ponte pode ser classificada em superior, intermediário 
ou inferior. E a classificação de acordo com a mobilidade dos tramos, em função da mobilidade 
do tramo, as pontes podem ser ponte basculante de pequeno vão, levadiça, corrediça ou giratória 
conforme explicitado por Marchetti (2007). 
28 
 
 
 
 
Sobre a classificação em relação ao tipo construtivo da superestrutura, Marchetti (2007) 
afirma que as pontes podem ser executadas, quando a superestrutura é executada no próprio 
local da ponte, na posição definitiva, sobre escoramento apropriado (cimbramento), treliça etc., 
apoiando-se, diretamente nos pilares. Também, podem ser "pré-moldadas ou pré-fabricadas", 
quando os elementos são executados fora do local definitivo (na própria obra, em canteiro 
apropriado ou em usina distante) e, em seguida, transportados e colocados sobre os pilares. 
Este processo construtivo é muito usual em pontes de concreto protendido, 
principalmente, quandohouver muita repetição de vigas principais. A pré-moldagem da 
superestrutura, em geral, não é completa, sendo pré-moldados, quase sempre, apenas, os 
elementos do sistema principal, vigas principais. O restante da superestrutura deve ser 
executado "in loco". 
Segundo Marchetti (2007), as pontes podem ser "em balanços sucessivos", sendo que 
neste caso, a ponte tem sua superestrutura executada, progressivamente, a partir dos pilares já 
construídos. Cada parte nova da superestrutura apoia-se em balanço na parte já executada. 
A grande vantagem deste processo construtivo é a eliminação total (quase sempre) dos 
escoramentos intermediários, isto é, eliminando-se os cimbramentos, treliças etc. Trata-se de 
uma execução "in loco", porém, com características peculiares. O processo é empregado em 
superestruturas de concreto protendido, embora a primeira parte desse tipo de ponte tenha sido 
executada em concreto armado. 
A utilização em concreto protendido é indicada em grandes vãos e quando o 
cimbramento é muito dispendioso ou mesmo impossível de ser executado. O modo executado 
"em aduelas ou segmentos", sendo este processo construtivo semelhante ao dos balanços 
sucessivos, permitindo eliminar o cimbramento utilizado, também, em obras de concreto 
protendido. Difere, porém, do processo anterior, em que as partes, sucessivamente, colocadas 
em balanço e apoiadas no trecho já construído são pré-moldadas. 
 
2.2.4 Patologias em pontes e viadutos de concreto 
 
A Patologia das Estruturas, segundo Souza e Ripper (1998), é a ciência que estuda as 
origens, as formas de manifestação, as consequências e mecanismos de ocorrência das falhas e 
dos sistemas de degradação das estruturas. As manifestações patológicas são as resultantes 
destes mecanismos de degradação. 
29 
 
 
 
 
Para Piancastelli (1997), sendo o concreto armado um material não inerte, está sujeito a 
alterações ao longo do tempo, devido a interações entre seus elementos (cimento, areia, brita, 
água e aço), interações entre estes e agentes externos (ácidos, bases, sais, gases e outros) e com 
materiais que lhe são adicionados (aditivos e adições minerais). 
No entanto, segundo Souza e Ripper (1998), a Patologia das Estruturas não é, apenas, 
um novo campo no aspecto da identificação e conhecimento das anomalias, mas, também, no 
que se refere à concepção e ao projeto das estruturas. 
Por muito tempo, o concreto foi considerado um material, extremamente, durável, 
devido ao fato de algumas obras muito antigas, ainda, encontrarem-se em bom estado. Porém, 
a deterioração precoce de estruturas recentes remete aos porquês das patologias do concreto 
(MARTHA, 2010). 
Segundo Helene (1992), o concreto exposto é passível de agressões do meio ambiente 
em até poucos meses depois da conclusão da obra em alguns casos. Este tipo de degradação é 
comum em estruturas localizadas em grandes centros urbanos, industriais e atmosferas 
marinhas. 
De acordo com o Manual DNIT 010 (2004) - PRO, Inspeções em pontes e viadutos de 
concreto armado e protendido - Procedimento, "defeito é a falta de conformidade com qualquer 
dos requisitos especificados no projeto ou em condições pré-estabelecidas. Esses defeitos 
podem ser: 
 
▪ Defeito tolerável - que não reduz, substancialmente, o desempenho da obra; 
▪ Defeito grave – que pode afetar, em parte, o desempenho da obra; 
▪ Defeito crítico - que pode afetar, de forma acentuada, o desempenho da obra." 
 
O surgimento de problema patológico em uma estrutura, segundo Souza e Ripper 
(1998), indica, em última instância e de maneira geral, a existência de uma ou mais falhas 
durante a execução de uma das etapas da construção, além de apontar para falhas, também, no 
sistema de controle de qualidade próprio a uma ou mais atividades. 
 
2.2.4.1 Patologias Causadas por Agentes Químicos 
 
Os três principais agentes químicos patogênicos das estruturas de concreto são ataques 
por sulfetos, carbonatação e efluência. Segundo Neville (2013, p. 259): 
30 
 
 
 
 
 
O concreto atacado por sulfatos tem uma aparência característica, cor esbranquiçada, 
com a deterioração começando pelas bordas e cantos, seguida por fissuração e 
lascamento do concreto, tendo como causadora desta aparência a formação do Sulfato 
de Cálcio (gesso) e Sulfoaluminato de Cálcio que acabam por ocupar um volume 
maior do que os compostos anteriores os quais eles substituíram, levando a uma 
expansão da estrutura de concreto e, consequentemente, a lascamentos, fissurações, 
descamação, desintegração e, até mesmo, redução da resistência mecânica daquela 
estrutura. 
 
Cascudo (1997) afirma que o processo de carbonatação, geralmente, é um condicionador 
da corrosão das armaduras de estruturas de concreto armado. 
Segundo Barin (2008, p.40): 
 
(...) a carbonatação é a ação do Dióxido de Carbono (CO2), em presença de umidade 
e outros gases ácidos presentes na atmosfera, como o Oxido de Enxofre (SO2) que 
reagem, nas superfícies expostas de concreto, com os produtos de hidratação do 
cimento, principalmente, com o Hidróxido de Cálcio, composto cristalino que forma 
produtos sólidos, como o carbonato de cálcio (CaCO3). 
 
De acordo com Souza e Ripper (1998), se a carbonatação atingisse, apenas, a camada 
superficial sem ultrapassar o cobrimento, este processo seria favorável ao elemento estrutural, 
pois haveria uma diminuição da porosidade e um aumento da resistência mecânica. Porém, com 
a alcalinidade reduzida para valores próximos a um PH=8,5 e a armadura despassivada, o 
processo, ao alcançar as armaduras de aço, leva as mesmas à corrosão, desde que haja a presença 
de água e Oxigênio, comprometendo, seriamente, a durabilidade. 
Conforme Cascudo (1997), a despassivação da armadura devida à carbonatação deixa 
esta, extremamente, vulnerável à corrosão e, totalmente, exposta à atmosfera sem qualquer 
proteção. 
 Segundo Marcelli (2007), apesar da importância mostrada com relação à vibração do 
concreto, deve-se ter em mente que um excesso de vibração pode ser mais prejudicial do que a 
falta desta, pois pode provocar uma segregação dos agregados e afloramento superficial da água 
de hidratação do cimento. Isso costuma ocorrer quando se trata de concreto aparente e o 
operário vibra além do necessário na tentativa de conseguir uma superfície bem lisa. 
 Segundo Santos e Filho (2008), a eflorescência é a formação de depósitos salinos na 
superfície de um elemento da edificação resultante de sua exposição à água da chuva ou do 
solo. A água da chuva ou do solo dissolve os sais presentes fazendo-os migrar para a superfície 
onde a evaporação da água ocasiona, então, a formação dos depósitos salinos. 
 
31 
 
 
 
 
2.2.4.2 Patologia causadas por agentes físicos 
 
De acordo com Mehta e Monteiro (1994), as causas físicas da deterioração do concreto 
se classificam em duas categorias: desgastes superficiais (ou perda da massa devida à abrasão, 
erosão, e a cavitação), e a fissuração devida a gradientes normais de temperatura e umidade, 
pressões de cristalização dos poros, carregamento estrutural e a exposição a extremos de 
temperatura como, por exemplo, o ciclo de congelamento/degelo e o fogo. 
 
a) Desgastes superficiais 
 
 Sobre os desgastes superficiais, uma das ações provocadas pelo desgaste da superfície, 
segundo Santos (2012), no efeito da abrasão, e a perda, de forma gradativa em uma certa área 
dos componentes de agregados e de argamassa. Isso se dá pelo efeito de impacto ou atrito 
gerado fluxo de pessoas e de veículos, pelo arrastamento de objetos soltos, podendo ocorrer, 
até mesmo, pela ação do vento na mesma superfície, sendo um tipo de desgaste muitocomum 
em pavimentos rodoviários, calçadas e em pisos industriais. 
Um fator a ser observado quando ocorre o efeito por desgaste por abrasão é o da 
resistência do concreto, que é uma relação direta com a resistência superficial, com a dureza e, 
com resistência à compressão, sendo propriedades ligadas à qualidade das características dos 
agregados constituintes do material e da pasta de cimento (SANTOS, 2012). 
A abrasão, de acordo com Lapa (2008), pode ser classificada pela profundidade do 
desgaste em: 
a) desgaste leve: perda da argamassa superficial em até 6mm de profundidade, já com 
exposição do agregado graúdo; 
b) desgaste médio: perda da argamassa superficial de 7 a 12 mm de profundidade, 
com perda também da argamassa entre o agregado graúdo; 
c) desgaste pesado: perda de argamassa superficial de 13 a 25 mm de profundidade, 
com clara exposição do agregado graúdo; 
d) desgaste severo: perda da argamassa superficial, de partículas do agregado graúdo 
e, também, da argamassa de envolvimento do agregado graúdo em profundidades 
maiores que 25 mm, com possível exposição de armaduras. 
 
Outro desgaste superficial que pode ocorrer na superfície é a erosão sendo, também, 
provocado pelo atrito. Porém, diferente do efeito por abrasão, esta patologia ocorre em 
ambientes que contém água. Segundo Santos (2012), o modo de deterioração por erosão tem 
como origem a ação da água em movimento que, ao se chocar com as partículas sólidas que se 
encontram em suspensão, desgastam a superfície do concreto. 
32 
 
 
 
 
Diferentemente do desgaste por abrasão e por erosão, outra forma de desgaste 
superficial é a provocada pelo efeito da cavitação. De acordo com Mehta e Monteiro (1994), 
refere-se à degradação da superfície de concreto ocorrendo a perda de massa, causando a 
implosão de bolhas devido a mudanças bruscas da velocidade ou da direção do escoamento do 
fluxo da água. 
Conforme Lapa (2008), concretos de boa qualidade possuem resistências a elevadas 
velocidades constantes do fluxo. Porém, quando estes fluxos não ocorrem de forma contínua, 
as velocidades do fluido acima de 12 m/s ocasionam sérios desgastes superficiais por cavitação. 
 
b) Desgastes por fissuração 
 
As patologias físicas, também, podem ocorrer pela exposição a extremos de temperatura 
como as ações de gelo-degelo e o da ação do fogo. Pela ação de gelo-degelo, segundo Castro 
(1994), quando a água congela, ela passa a ter um aumento no seu volume de cerca de 9% e, 
quando penetra nos poros do concreto, ela o satura podendo criar pressões no interior do 
concreto, provocando, consequentemente fissuras e escamações do mesmo. 
De acordo com Bertolini (2010), a ocorrência deste tipo de degradação depende da 
microestrutura do concreto, das condições ambientais (dos ciclos de gelo-degelo), da 
velocidade de congelamento e, também, da temperatura mínima atingida. A presença de sais 
como os Cloretos de Cálcio e de Sódio, que são exemplos de sais de degelo, em contato com o 
concreto, possibilita o aumento da degradação. 
O processo provocado pela ação do fogo, segundo Mehta e Monteiro (1994), quando 
submetido a altas temperaturas, as estruturas de concreto não produzem gases tóxicos, uma vez 
que o concreto é um material incombustível. 
Conforme Mehta e Monteiro (1994), grandes quantidades de água evaporável podem 
causar problemas, caso a taxa de aquecimento seja alta e a permeabilidade da pasta de cimento 
for menor, poderão ocorrer danos como o lascamento superficial. Este fenômeno ocorrerá 
quando a pressão de vapor dentro do material aumentar a uma taxa maior que o alívio de pressão 
causado pela liberação de vapor para a atmosfera. Na figura 16 pode ser observado o concreto 
do pilar do viaduto Helena Greco localizado em Belo Horizonte, degradado pela ação do fogo. 
 
 
 
33 
 
 
 
 
Figura 16 - Concreto degradado devido a ação do fogo 
 
Fonte: Arquivo dos autores, (2018). 
 
Segundo Bertolini (2010), o fogo pode manifestar-se tanto no concreto quanto nas 
armaduras. Porém, o concreto não reage com o fogo, pois possui baixa condutibilidade térmica 
e os efeitos provocados por ele se propagam para o interior de forma lenta. O autor, ainda, cita 
que, durante o processo de exposição a altas temperaturas, o concreto poderá sofrer fissuras 
pelas tensões induzidas. 
O combate ao incêndio pode trazer prejuízos às estruturas de concreto devido ao 
resfriamento rápido por ação da água utilizada, seguida, normalmente, por uma elevação brutal 
de temperatura, provocando choques térmicos sucessivos que podem produzir fissurações. 
(LANER, 2011). 
Após o incêndio, de acordo com Bertolini (2010), podem ocorrer fissuras. A alta 
temperatura produz Óxido de Cálcio com a degradação da pasta de cimento e, em contato com 
a água usada para apagar o fogo, poderá hidratar-se a Hidróxido de Cálcio levando à fissuração 
do concreto, e a posterior perda de resistência do material. O autor, ainda, cita que o fogo pode 
comprometer as armaduras, diminuindo a resistência à tração. 
 
2.2.4.3 Patologia causadas por agentes Mecânicos 
 
Ações mecânicas, segundo Souza e Ripper (1998), são choques de veículos, recalque de 
fundações, acidentes (ações imprevisíveis) etc. 
34 
 
 
 
 
Para Souza e Ripper (1998), o choque de veículos automotores contra pilares e guarda-
rodas de viadutos e o contínuo roçar, ou mesmo o choque, de embarcações contra faces expostas 
de pilares de pontes e estacas de cais são típicos exemplos de ações mecânicas, com 
consequências que vão desde o desgaste da camada mais superficial do elemento estrutural de 
concreto à destruição de algumas peças estruturais, sempre que não exista a proteção adequada. 
De acordo com Souza e Ripper (1983), toda edificação, durante a obra ou mesmo após 
a sua conclusão, por um determinado período, está sujeita a deslocamentos verticais, lentos, até 
que o equilíbrio entre o carregamento aplicado e o solo seja atingido. Estes deslocamentos 
verticais são chamados de recalques e podem causar aberturas de trincas nos elementos 
estruturais que estão sofrendo a ação. 
Conforme Souza e Ripper (1983), as ações imprevisíveis são ações mecânicas, a que 
uma estrutura pode estar submetida e cuja ocorrência é imprevisível, ou de previsão muito 
difícil, quer em termos de época de ocorrência, querem termos de intensidade. Resultam, de 
maneira geral, em solicitações bruscas, como as decorrentes de incêndios, sismos, inundações, 
choques de veículos (que não os previsíveis) e os esforços devidos ao vento. 
 Segundo Souza e Ripper (1998), as fissuras podem ser consideradas como a manifestação 
patológica característica das estruturas de concreto armado, sendo mesmo o dano de ocorrência 
mais comum e aquele que, a par das deformações mais acentuadas, mais chama a atenção de 
leigos, proprietários e usuários, para o fato de que algo anormal está a acontecer. 
 
2.2.4.4 Patologia causadas por agentes Biológicos 
 
Segundo Souza e Ripper (1998), os processos biológicos podem ser resultados de 
ataques químicos de ácidos que são produzidos pelo crescimento das raízes das plantas ou algas, 
por proliferação de fungos, ou pela ação de sulfetos presentes nos esgotos, causando fissuras e 
trincas no concreto. 
As ações biológicas, de acordo com Souza e Ripper (1998), atuam de maneira severa 
nas estruturas de concreto. Algum dos agentes causadores da deterioração do concreto é o 
crescimento da vegetação, onde as raízes transpassam as aberturas, brechas e as juntas de 
dilatação do concreto em algumas partes da estrutura. A Figura 17 mostra o crescimento de 
vegetação entre junta de dilatação do viaduto Engenheiro Andrade Pinto localizadona região 
do Barreiro, na cidade de Belo Horizonte. 
 
35 
 
 
 
 
Figura 17 - Vegetação na junta de dilação 
 
Fonte: Sinaenco, (2006). 
 
2.2.4.5 Patologia por erros de execução 
 
De acordo com Souza e Ripper (1998), as patologias devido ao processo executivo, são 
também consideradas como causas intrínsecas, os processos de deterioração das estruturas de 
concreto que tem origem durante as fases de execução podendo ser também devido a falhas 
humanas e por questões que envolvam os próprios materiais. 
Outro problema relacionado à execução, de acordo com Souza e Ripper (1998), é a 
deficiência na concretagem, que também tem relação com o lançamento e o adensamento do 
concreto, que poderá ocasionar a segregação entre os agregados da pasta de argamassa, podendo 
ainda gerar a formação de aberturas no concreto. Os autores ainda citam que o transporte do 
concreto deve-se tomar alguns cuidados, como por exemplo, haver uma rapidez na entrega e na 
execução na obra, para que o concreto não perca a função de trabalhabilidade, além de, não 
ocorrer intervalos de concretagem em períodos muito grandes entre uma camada e outra, para 
não ocasionar a formação juntas que não foram previstas, podendo ocasionar a perda de 
aderência entre as camadas. Além disso, as falhas humanas estão relacionadas, com a 
qualificação do profissional envolvido na execução da obra, isto pode ocasionar patologias 
significativas. 
 
 
 
36 
 
 
 
 
3 METODOLOGIA 
 
De acordo com Marconi e Lakatos (2014), a maioria dos especialistas faz, hoje, “uma 
distinção entre método e métodos, por se situarem em níveis, claramente, distintos, no que se 
refere à inspiração filosófica, ao seu grau de abstração, à sua finalidade mais ou menos 
explicativa, à sua ação nas etapas mais ou menos concretas” da investigação e ao momento em 
que se situam. 
Ainda, segundo Marconi e Lakatos (2014), partindo do pressuposto dessa diferença, o 
método se caracteriza por uma abordagem mais ampla, em nível de abstração mais elevado, dos 
fenômenos da natureza e da sociedade, englobando os seguintes métodos de abordagem: 
 
Método indutivo – cuja aproximação dos fenômenos caminha geralmente para planos 
cada vez mais abrangentes, indo das constatações mais particulares às leis e teorias 
(conexão ascendente); 
Método dedutivo – que, partindo das teorias e leis, na maioria das vezes prediz a 
ocorrência dos fenômenos particulares (conexão descendente); 
Método hipotético-dedutivo – que se inicia pela percepção de uma lacuna nos 
conhecimentos acerca da qual formula hipóteses e, pelo processo de inferência 
dedutiva, testa a predição da ocorrência de fenômenos abrangidos pela hipótese; 
Método dialético – que penetra o mundo dos fenômenos através de sua ação recíproca, 
da contradição inerente ao fenômeno e da mudança dialética que ocorre na natureza e 
na sociedade (MARCONI; LAKATOS, 2014, p.21). 
 
O presente trabalho utilizou-se de uma abordagem hipotético-dedutivo para realização 
do mapeamento das manifestações patológicas em viaduto de concreto protendido 
considerando região urbana, região industrial e região rural. Desse modo, considerando as 
ideias de Gil (2009) o referido método é indicado quando a hipótese não supera os testes, ela é 
considerada falseada, refutada, exigindo nova reformulação do problema e da hipótese e 
superando os testes rigorosos, corrobora confirmada provisoriamente, não definitivamente. 
Para alcançar os objetivos estabelecidos, foram realizadas pesquisas de documentos na 
Prefeitura de Belo Horizonte e órgãos competentes, material disponível nas bibliotecas da PUC 
Minas, artigos científicos disponíveis em plataformas online etc., além de visitas técnicas para 
observação e levantamento de material para identificação e mapeamento das patologias. 
Durante as visitas, foram realizados ensaios de carbonatação, análise das juntas de dilatação, 
levantamento cadastral dos viadutos e análise visual. 
 Foram definidos os critérios de escolha dos viadutos, levando-se em consideração a 
região onde se encontram as estruturas. A seleção dos viadutos baseou-se em três critérios 
principais. O primeiro critério refere-se à idade. Os viadutos escolhidos deveriam ser da década 
37 
 
 
 
 
de 70 para uma comparação entre estruturas de mesma idade, além de, ter sido uma época em 
que o país passava por um grande desenvolvimento no setor construtivo. 
O segundo critério está relacionado ao tipo de material construtivo, ou seja, considerou-
se, apenas, as estruturas de concreto protendido para que a variável material não interferisse nas 
análises. 
O terceiro critério considerou a microrregião em que se encontra a estrutura, ou seja, a 
microrregião urbana, microrregião industrial e microrregião rural, contendo, um viaduto para 
cada microrregião, respeitando os critérios anteriores. 
Definiu-se como microrregião urbana, aquela que tem um grande fluxo de veículos de 
grande e pequeno porte, além da inexistência ou baixa ocorrência de indústrias nas suas 
imediações. Sendo assim, grandes centros urbanos, capitais, e centros comerciais são 
considerados microrregiões urbanas. 
Foi adotada como microrregião industrial aquela em que apresenta nas suas 
proximidades a predominância de fábricas, indústrias e comércios, petroquímicas, mineradoras, 
siderúrgicas etc. 
Já a microrregião rural, ao contrário das microrregiões industrial e urbana, levou em 
consideração um menor fluxo de veículos e a ausência de fábricas e indústrias, ou outras 
atividades que podem lançar, na atmosfera, partículas poluentes e deletérias ao concreto. 
O procedimento de mapeamento e de identificação das patologias existentes nos 
viadutos das microrregiões urbana, industrial e rural, compreendeu se em realizar o 
levantamento cadastral das dimensões dos elementos estruturais dos viadutos de estudo. Foram 
utilizados equipamentos de medição como trena métrica e digital. Todas as medidas são 
aproximadas visto que a acessibilidade em várias áreas dos viadutos era reduzida. Para anotação 
dos dados, utilizaram-se as fichas do DNIT de “Inspeções em pontes e viadutos de concreto 
armado e protendido” (2004) que se encontram no Anexo A, B, C e D, que foram adaptadas 
pelos autores. 
Na Figura 18 pode ser vistas como foram feitas algumas das medições e nos anexos E, 
F e G também se encontram os desenhos elaborados de acordo com as medições realizadas. 
 
 
 
 
 
 
 
38 
 
 
 
 
Figura 18 - Procedimento de medição dos viadutos 
 
Fonte: Arquivo dos autores, 2018. 
 
Além do levantamento cadastral, foi realizado ensaios de carbonatação, onde foi 
utilizada uma solução de fenolftaleína, substância que é utilizada para medir a alcalinidade (pH) 
do concreto dos viadutos de estudo. Esta substância é um indicador de ácido-base. Quando a 
superfície de aplicação da substância apresentou a coloração rosa, significa que o seu pH é 
maior que 7, portanto, um pH básico, caracterizando a não carbonatação do concreto conforme 
mostra a Figura 19. 
O ensaio de carbonatação consistiu na aplicação da fenolftaleína com o auxílio de um 
frasco borrifador, e aspergido na superfície desejada. 
 
Figura 19 – Estrutura não carbonatada 
 
Fonte: Arquivo dos autores, (2018). 
39 
 
 
 
 
Quando a superfície não sofrer alteração de cor após a aplicação da fenolftaleína, sabe-se 
que seu pH é menor que 7, indicando um pH ácido, logo, a estrutura está carbonatada, como 
pode ser visto na Figura 20. 
 
Figura 20 – Estrutura carbonatada 
 
Fonte: Arquivo dos autores, (2018). 
 
As análises visuais realizadas nos viadutos de microrregião urbana,na microrregião 
industrial e na microrregião rural, foram realizadas com a identificação das patologias 
existentes na superestrutura e na mesoestrutura dos viadutos do estudo de caso, seguido de 
fotografias para registro, além de anotações das patologias mapeadas e identificadas nos 
elementos estruturais. A infraestrutura dos viadutos não foi mapeada devido à dificuldade de 
acesso a essa parte da estrutura. 
 
 
40 
 
 
 
 
4 DESENVOLVIMENTO 
 
 O presente capítulo traz um compilado do estudo de caso apresentando resultado do 
mapeamento dos viadutos selecionados para a identificação das patologias na estrutura 
de concreto protendido, especificamente em 3 viadutos localizados em microrregiões na cidade 
de Belo Horizonte, MG. Foi realizada vistoria visual e tátil, com identificação das anomalias e 
falhas aparentes. As causas prováveis das patologias foram determinadas tendo em vista a 
aparência e características de cada uma, de conformidade com bibliografia específica e 
posterior análise. 
 
4.1 Levantamento cadastral dos viadutos analisados 
 
4.1.1 Microrregião Urbana - Viaduto Helena Greco 
 
O Viaduto Helena Greco conhecido, popularmente, como elevado Castelo Branco está 
localizado na cidade de Belo Horizonte, segundo informações coletadas de jornais, a data de 
1970 é considerada a data de inauguração do viaduto. O viaduto liga a Avenida Dom Pedro II 
à Praça Raul Soares, na região Centro-Sul da capital mineira, passando sobre pontos 
importantes como a linha férrea do metrô e o ribeirão Arrudas. Possui 340 m de extensão, 15,8 
m de largura, considerando medidas entre defensas laterais e 6,85m de altura, considerando o 
ponto mais alto da base da viga principal. Demais medidas podem ser verificadas no Anexo E 
deste trabalho. 
Foram estudadas a superestrutura e seus elementos (laje do tabuleiro, viga principal, 
defensas, revestimento do tabuleiro, cortinas, alas laterais e passagem de pedestres) e a 
mesoestrutura (pilares). A infraestrutura (fundação) não foi analisada em função da dificuldade 
de prospecção. 
A estrutura do viaduto é em concreto protendido com viga principal do tipo caixão 
(celular). Na Figura 21, é possível visualizar a localização pelo Google Maps, do viaduto 
Helena Greco em Belo Horizonte. 
 
 
 
 
41 
 
 
 
 
Figura 21 - Localização do Viaduto Helena Greco 
 
Fonte: Google Earth, (2018). 
 
Na Figura 22, observa-se uma visão geral do viaduto ao longo de sua extensão, com 
detalhe da avenida do contorno passando sob a estrutura. 
 
Figura 22 - Viaduto Helena Greco 
 
Fonte: Arquivo dos autores, (2018). 
42 
 
 
 
 
4.1.3 Microrregião Industrial - Viaduto do Anel Rodoviário interseção Avenida Amazonas 
 
O viaduto classificado como de microrregião industrial está localizado nos limites da 
cidade de Contagem e a cidade de Belo Horizonte, ambas, no estado de Minas Gerais. O viaduto 
passa sobre a Avenida Amazonas em Contagem, com uma extensão de 118 m, 7,80 m de altura 
e largura de 13,40m. 
 Não foi possível realizar o levantamento histórico do viaduto junto aos órgãos públicos e 
governamentais, não sendo possível encontrar material bibliográfico que versasse sobre a 
história e a construção dele. 
Assim como no viaduto da microrregião urbana, foram estudadas a superestrutura (laje 
do tabuleiro, viga principal, defensas, revestimento do tabuleiro, juntas de dilatação, guarda 
corpo e passeios para pedestres) e a mesoestrutura (pilares, cortinas, alas laterais e aparelhos de 
apoio). A infraestrutura (fundação) não foi analisada e avaliada em decorrência da dificuldade 
de prospecção destes elementos. 
A figura 24 torna possível a observação da localização do viaduto. 
 
Figura 24 - Localização do Viaduto de microrregião industrial 
 
Fonte: Google Earth, (2018). 
 
Na figura 25 é mostrada uma vista lateral geral do viaduto. 
 
43 
 
 
 
 
Figura 25 - Viaduto do Anel Rodoviário sobre avenida Amazonas 
 
Fonte: Arquivo dos Autores, (2018). 
 
O sistema estrutural do viaduto se caracteriza por ser um viaduto em viga contínua, em 
seção celular de concreto protendido com laje intermediária. A sua durabilidade é permanente 
e possui um tráfego de natureza rodoviário. Seu desenvolvimento planialtimétrico é reto 
esconso e o desenvolvimento altimétrico é curvilíneo. 
 
4.1.2 Microrregião Rural- Viaduto da BR 040 
 
O viaduto da microrregião rural selecionado é o viaduto da BR 040, fazendo interseção 
com a BR 356, dando acesso às cidades de Ouro Preto, Mariana e Itabirito, e localizado próximo 
à cidade Nova Lima e a Mina do Pau Branco da Vallourec. Não foi possível encontrar dados 
relacionados ao nome que este viaduto recebe. 
Foram estudadas e analisadas a superestrutura (laje do tabuleiro, viga principal, 
defensas, revestimento do tabuleiro, cortinas, alas laterais e passagem de pedestres) e a 
mesoestrutura (pilares). A infraestrutura (fundação) não foi analisada em função da dificuldade 
de prospecção dos elementos constituintes dessa parte da estrutura. 
 O viaduto possui 70 m de extensão e 12,6 m de largura, considerando medidas entre 
defensas laterais, 7,5 m de altura. Demais medidas podem ser verificadas no Anexo F do 
trabalho e vista na Figura 23: 
 
44 
 
 
 
 
Figura 23 - Localização do Viaduto de Microrregião Rural 
 
Fonte: Google Maps, (2018). 
 
 Na figura 23 anterior é possível observar a localização do viaduto em relação a 
Vallourec Mina Pau Branco. 
 
 
4.2 Mapeamento e Identificação das manifestações patológicas 
 
 As patologias identificadas nos viadutos das microrregiões industrial, urbana e rural 
estão elencadas a seguir. 
 
4.2.1 Microrregião Urbana - Viaduto Helena Greco 
 
No mapeamento do viaduto Helena Greco, foram identificadas patologias ao longo de 
toda extensão do viaduto, estas serão apresentadas nos itens a seguir. 
 
4.2.1.1 Elementos da superestrutura 
 
Em diversas pontes e viadutos de concreto protendido é possível observar o 
aparecimento de patologias nos elementos componentes da superestrutura, as patologias 
analisadas seguem nos tópicos a seguir. 
45 
 
 
 
 
4.2.1.1.1 Laje do tabuleiro 
 
Na laje do tabuleiro do viaduto da microrregião urbano foram encontradas patologias 
químicas e físicas (ação do fogo) que podem ser verificadas na figura 26. 
Observa-se, na figura 26, que a superfície da laje inferior do viaduto possui uma 
coloração escurecida devido à ação do fogo, causando o aquecimento do concreto e podendo 
ocasionar um futuro desplacamento em alguns pontos da estrutura, fazendo com que haja a 
exposição da armadura, sujeitando-a a intempéries e resultando na oxidação dela. 
 
Figura 26 - Ação do fogo na laje inferior do tabuleiro 
 
Fonte: Arquivo dos autores, (2018). 
 
Observa-se, também, na figura 27, que na laje inferior há uma coloração esbranquiçada, 
típico de uma estrutura que está sofrendo o efeito de eflorescência e da carbonatação, causada 
por presença de água que, ao percolar do interior para a parte exterior do elemento estrutural, 
transporta, com ela, sais minerais presentes no concreto. 
 
46 
 
 
 
 
Figura 27 - Eflorescência na laje inferior da viga
 
Fonte: Arquivos dos autores. (2018). 
 
4.2.1.1.2 Viga principal 
 
A viga principal da estrutura possui aberturas de junta de dilatação ou movimentação 
que servem para permitir a movimentação em decorrência da expansão e retração térmica. 
Entretanto, a falta de manutenção neste elemento da viga permitiu o aparecimento de patologias 
biológicas. 
Na figura 28 mostrada a