Previsão de Vida Útil da Terceira Ponte de Vitória (ES)
O estudo de determinação da vida útil das estruturas de concreto da Terceira
Ponte de Vitória (ES) é um trabalho pioneiro no Brasil, principalmente no nível de
concessões rodoviárias, com envolvendo de muita tecnologia . A partir destes
estudos é possível obter um direcionamento seguro para o planejamento de todas
as ações preventivas e corretivas de manutenção.
As concessionárias rodoviárias, que possuem obras de arte especiais, ao
assinarem o contrato, assumem a responsabilidade de dar manutenção nessas
estruturas por um longo período, 25, 30 anos, e normalmente surgem muitas
dúvidas em relação ao que fazer, e principalmente, quando fazer essas
manutenções, de forma a garantir a estabilidade das obras de arte, evitando
acidentes com os usuários.
Para ter segurança no planejamento das ações de manutenção, definindo-se o
que fazer e quando fazer, é importante dominar os conceitos de durabilidade e
vida útil, que inclusive, já fazem parte das Normas Brasileiras (revisão da NB12000).
Por vida útil de projeto entende-se o período de tempo, durante o qual se mantêm
as características das estruturas de concreto, sem exigir medidas extras de
manutenção e reparos. É após este período que começa a efetiva deterioração da
estrutura, com o aparecimento de sinais visíveis de corrosão da armadura,
desagregação do concreto, fissuras, etc.
Em resumo, é aquele período que de tempo, em anos, que a obra de arte se
mantém absolutamente íntegra, iniciando-se na data de construção, e encerrandose
quando
começa a corrosão , através de um fenômeno
chamado de
despassividade da armadura.
E por que dominar esta informação é importante ? Por que todas as ações de
manutenção que forem realizadas antes desse período, ou seja, antes de começar
a corrosão, serão sempre medidas preventivas. Ao passo que, todas as medidas
que forem adotadas depois de terminar a vida útil, ou seja, depois que começar a
corrosão, quando a deterioração já iniciou, serão sempre medidas corretivas,
muito mais caras que as preventivas. Por isso é importante conhecer e utilizar
esse limite de tempo.
Na Terceira Ponte de Vitória, esse parâmetro está sendo obtido através de curvas
de envelhecimento das diversas partes estruturais que compõem a Ponte. São
traçadas curvas de deterioração em relação ao tempo, em anos, que começam
quando ela foi construída, passando pelos dias atuais, e projetando o futuro,
indicando quando irá ocorrer a despassivação das armaduras, com conseqüente
início dos processos corrosivos.
A partir destas informações, determina-se o limite de separação entre as ações
corretivas
e
preventivas,
norteando
corretamente o planejamento das
intervenções.
A Rodosol S/A é a empresa responsável pela concessão da Rodovia do Sol,
que possui duas partes. A primeira refere-se à Terceira Ponte, que liga a cidade
de Vitória à cidade de Vila Velha, e a segunda parte é a rodovia que liga a cidade
de Vila Velha até a cidade de Guarapari, com extensão de aproximadamente de
40 Km.
A Terceira Ponte foi construída em duas etapas, a primeira no período entre 1978
a 1980, e a segunda entre de 1984 a 1989, sendo que o contrato de concessão
da Rodosol é de 25 anos, iniciando-se em dezembro de1998, e com previsão de
término em 2023.
A concepção do projeto é semelhante à da Ponte Rio/ Niterói, possuindo 3.339
metros de extensão, sendo que a construção sobre o mar utilizou vigas préfabricadas, protendidas, enquanto o trecho sobre a terra, foi executado em
balanços sucessivos.
O vão central foi construído em estrutura metálica, com 714 metros de extensão,
possuindo um vão livre de navegação de 260 metros, dando acesso ao Porto de
Vitória.
A ponte possui 54 pilares em terra e 7 sobre o mar, com altura de até 57 metros,
sendo consumido na construção 94.400 metros cúbicos de concreto e 11.400
toneladas de aço.
.
O movimento dia / mês na época de inauguração era de 11.000 veículos, sendo
que atualmente é de 48.000 veículos. Em pouco mais de 10 anos de concessão,
quadruplicou o tráfego, pressupondo que, antes do final do contrato, medidas
deverão ser tomadas para minimizar o congestionamento do tráfego. Atualmente
existem 15 cabines de pedágio, instaladas na cidade de Vitória.
O Manual de Procedimentos para Manutenção Preventiva e Corretiva da Terceira
Ponte,, elaborado pelo Departamento de Estradas de Rodagem do Espírito Santo,
que é o órgão controlador, estabelecia que a concessionária seria a responsável
por
apresentar a concepção do modelo, a ser adotado na manutenção
permanente, atendendo algumas premissas contratuais, que previam a inspeção
visual e estrutural das partes externas e internas do concreto, inspeção interna e
externa das estruturas metálicas, inspeção submersa das fundações, execução de
testes e ensaios especiais, e emissão de relatórios com a descrição dos reparos
de manutenção .
Para atender todas as premissas, a Rodosol apresentou um plano de inspeção
e monitoramento permanente, baseado na determinação da vida útil dos
elementos estruturais da Ponte.
A primeira etapa do plano era identificar as diversas exposições ambientais. Os
agentes agressivos, existentes no meio ambiente, são os responsáveis pela
degradação das estruturas de concreto, penetrando pelos poros da estrutura e
provocando a corrosão. A exposição ambiental , evidentemente, é diferente para
cada parte da Ponte. Existem regiões mais expostas aos agentes agressivos,
como por exemplo o vento, e que vão, evidentemente, se degradar primeiro,
enquanto existem
lentamente.
regiões mais protegidas, e que vão se degradar mais
Em função disto, torna-se necessário determinar a vida útil das
diversas partes que compõe a estrutura isoladamente, e não como um todo.
Para a identificação da agressividade ambiental, foi realizado um levantamento
histórico das temperaturas, umidade relativa do ar, medição dos gases ácidos,
principalmente o gás carbônico, controle de ventos , levantamento do nível das
marés, etc.
Para traçar uma curva de envelhecimento e deterioração de uma estrutura, é
necessário identificar a data de concretagem de cada peça. Para isto foi feito um
levantamento histórico, procurando-se identificar as datas de concretagem, traços
de materiais utilizados e controle tecnológicos.
É fundamental que todos os elementos estruturais sejam inspecionados, sendo
necessário estudar uma logística para garantir acesso dos técnicos, em todas as
partes da obra de arte, inclusive as áreas mais elevadas, de difícil acesso.
Para as partes mais baixas, até 12 metros sobre a terra, utilizou-se caminhões
dotados de braços telescópicos. Para as partes mais altas , inclusive sobre o mar,
deverá ser utilizada uma plataforma motorizada, com movimentos horizontais e
verticais, para a execução dos trabalhos nos elementos de concreto, enquanto no
vão metálico, será utilizado um carrinho fixo especial.
Na região de Vila Velha , existe um canal (Bigoce), extremamente poluído por
esgotos residenciais, que passa entre os pilares da ponte. Para acesso aos blocos
de fundação existentes no interior do canal, foi necessário montar estruturas
tubulares, pois tratar-se de uma região diretamente atingida pela variação das
marés.
Uma vez definida a logística de acesso às áreas de trabalho, iniciaram-se as
inspeções e ensaios. A primeira parte dos ensaios é denominada “ensaios de
caracterização”, ou seja, é preciso avaliar o concreto existente, comparando-o
com o que foi projetado.
Para isto utiliza-se de equipamentos de última geração,
computadorizados. A
identificação e localização das armaduras utilizadas, além das espessuras de
cobrimento do concreto, são feitas através do aparelho Profometer.
Utiliza-se o Esclerômetro Pendular para medir a resistência superficial do
concreto, e a ultrassonografia para a determinação da compacidade, nível de
fissuramento e resistência. No ensaio de ultra-som são usados 2 transdutores,
com a emissão de pulsos ultrassônicos, e com leitura direta no aparelho, é obtida
a velocidade de propagação do som no interior do maciço.
Outro ensaio muito importante na caracterização do concreto existente é a
determinação da permeabilidade, realizada através do aparelho permeabilímetro,
com água sob pressão.
A segunda parte dos ensaios é denominada “ensaios de degradação”, que visam
identificar o nível atual de deterioração do concreto. São feitos ensaios de campo
e de laboratório. No campo são realizados extrações de micro-corpos de prova,
com 2 cm de diâmetro, e 6 cm de profundidade, para a realização do ensaio de
profundidade de carbonatação,
avaliando se já ocorreu a despassivação das
armaduras .
Caso o fenômeno já tenha ocorrido, é realizado o ensaio de potencial eletro
químico e resistividade elétrica, utilizando os aparelhos Canin e Resi, para
quantificar o nível do processo de corrosão.
Os micro-corpos de prova são remetidos para laboratório, e são realizados
ensaios para medição dos teores de cloretos e de sulfatos, que são 2 parâmetros
muito importantes na determinação da degradação da estrutura.
Todas as informações são lançadas em um banco de dados, especificamente
criado para a Terceira Ponte, e utilizando um programa de computador (PREVIU),
são traçados as curva de envelhecimento. Esse programa é baseado em modelos
matemáticos de envelhecimento e de deterioração do concreto, a partir de estudos
de vários pesquisadores internacionais.
Estes modelos matemáticos se baseiam em processos físico-químicos de
degradação, ensaios acelerados de deterioração, em modelos estatísticos,
empíricos e analíticos, principalmente estatísticos, por que a execução um
concreto envolve vários parâmetros e diversas variáveis.
As curvas são elaboradas a partir do tempo zero, ou seja, data da concretagem, e
em forma exponencial, projeta-se a degradação do concreto ao longo do tempo. A
informação mais importante obtida das curvas é a determinação da época em que
ocorrerá a despassivação das armaduras.
Se isto já ocorreu, prepara-se um projeto de recuperação estrutural, para ser
executado rapidamente, pois os custos dos reparos serão bem maiores com o
passar do tempo.
Caso a vida útil não tiver sido atingida, deve-se verificar quando isto ocorrerá. Se a
despassivação das armaduras acontecer antes do término do contrato de
concessão, deverão ser tomadas providências que garantem a proteção do aço e
a durabilidade do concreto, como medidas preventivas, a serem executadas na
época determinada pelas curvas.
Se o despassivamento estiver previsto para acontecer somente após o término do
contrato, nenhuma intervenção será programada.
Para todas as situações previstas acima, é indispensável a realização do
monitoramento permanente da estrutura, para acompanhamento dos processos
degradantes e confirmação das curvas já elaboradas, pois as agressividades
ambientais podem sofrer alterações.
Os resultados obtidos a partir da determinação da vida útil dos diversos elementos
estruturais da Terceira Ponte de Vitória são interessantes, e fundamentais para a
execução do planejamento das intervenções corretivas e preventivas, pois se
baseiam em um diagnóstico estrutural bem elaborado e eficiente, possibilitando a
execução de um cronograma de desembolso, que atenda as necessidades da
empresa concessionária, mas dando tranqüilidade ao órgão contratante, que a
durabilidade e integridade da estrutura estão preservadas.
José Eduardo de Aguiar, engenheiro consultor da RODOSOL