REPARAÇÃO E REFORÇO DO VIADUTO DA FONTE NOVA

Válter J. G. Lúcio

Eng. Civil

VERSOR – Consultas, Estudos e

Projectos, Lda

Prof. Associado da FCT/UNL

Investigador do ICIST

António M. Pinho Ramos

Eng. Civil

VERSOR – Consultas, Estudos e

Projectos, Lda

Assistente da FCT/UNL

Investigador do ICIST

SUMÁRIO

O viaduto da 2ª Circular sobre a Estrada de Benfica (Fonte Nova), em Lisboa, foi sujeito a

intervenções de reparação e reforço durante o ano de 1999. Estes trabalhos tiveram como

objectivo corrigir anomalias estruturais e não estruturais que esta obra de arte apresentava, e

colocavam em risco a sua durabilidade e a segurança do tráfego rodoviário.

Na presente comunicação descrevem-se as intervenções efectuadas, em particular o reforço das

vigas com pré-esforço exterior, a reparação das zonas com sintomas de corrosão e a

beneficiação do pavimento e do sistema de drenagem.

1. INTRODUÇÃO

A presente comunicação refere-se ao projecto e aos trabalhos de reparação e reforço do viaduto

da 2ª Circular sobre a Estrada de Benfica (Fonte Nova), em Lisboa, promovidos pela Direcção

Municipal de Infra-estruturas e Saneamento da Câmara Municipal de Lisboa. Este projecto foi

elaborado na sequência do concurso público de concepção/reparação promovido pela CML em

Janeiro de 1998, no qual a VERSOR Lda apresentou um anteprojecto integrado na proposta da

empresa SOPROEL, Sociedade de Projectos, Representações, Obras e Estudos, Lda.

O viaduto pertence à CML e está catalogado com o nº 7-3A, tendo sido construído em 1974,

pelo empreiteiro José Matias - Alves Ribeiro Lda. A obra tem um comprimento de 207m entre

apoios extremos, distribuídos por sete vãos, e uma largura de tabuleiro de 25m, na qual se

incluíam dois passeios (2x1.25m) um separador central (1.5m) e duas faixas de rodagem com

10.5m cada. A obra desenvolve-se em curva, com 588m de raio, sentido E-W.

O tabuleiro entre pilares é constituído por 7 vigas longitudinais, com comprimentos variáveis

entre 24.25m e 25m, afastadas entre si de 3.58m. Transversalmente existem carlingas a terços

do vão e carlingas nos apoios. As vigas longitudinais são pré-fabricadas e pós-esforçadas,

sendo a laje betonada em obra para solidarização do conjunto. As carlingas flutuantes são

também pré-esforçadas na sua zona central.

Os tabuleiros assim constituídos apoiam em pórticos transversais, com 6m de largura, e nos

encontros extremos. Os pórticos são compostos por pilares em X em betão armado, e por uma

viga em caixão em betão armado pré-esforçado.

As vigas longitudinais do tabuleiro apoiam em placas de neoprene com 0.25x0.40x0.02m

(apoios móveis) numa extremidade, e em placas de chumbo com 0.25x0.40x0.006m (apoios

fixos) na outra extremidade. O apoio fixo é materializado com armadura longitudinal ligando a

laje do tabuleiro à laje do banzo superior dos caixões transversais.

Os encontros são do tipo perdido, constituídos pela viga de estribo, fundada em duas fiadas de

estacas, tendo o encontro nascente um muro de testa.

Os materiais considerados no projecto do viaduto são os seguintes: Pilares, Vigas e

Lajes - Betão B35 e Aço A400; Encontros e encabeçamentos das estacas - Betão B30 e

Aço A240; Estacas - Betão B18 e Aço A240. O pré-esforço é constituído por cabos com 12

fios 7mm de diâmetro, de aço com fpy=1600MPa, fpu=1750MPa, tendo sido traccionados a

fp0=1350MPa.

2. DESCRIÇÃO DAS ANOMALIAS

Segundo um relatório publicado pelo ICIST |1|, as anomalias detectadas no viaduto foram

classificadas em patologias estruturais, patologias de durabilidade e patologias não estruturais.

Em relação às patologias estruturais, o referido relatório apresenta as seguintes: flechas

permanentes significativas nas vigas (cerca de 80mm); fissuração generalizada de flexão

(wmax=0.38mm, com afastamentos entre 0.20m e 0.30m) e de esforço transverso; grandes

vazios, com bainha exposta, na viga Norte do extremo Poente; deteriorações diversas na zona

inferior das vigas devido ao embate de veículos; profundidades de carbonatação nas vigas, lajes

e pilares entre 14mm e 25mm, tendo nalguns casos ultrapassado a espessura do recobrimento

das armaduras.

As patologias de durabilidade detectadas são: acumulação de detritos, plantas e lama nas zonas

dos apoios, havendo alguns apoios de neoprene deteriorados; manchas superficiais de oxidação

na laje do tabuleiro, em especial nas zonas das juntas de betonagem sob os passeios e sob o

separador central; algumas vigas com manchas resultantes da corrosão das armaduras, em

especial dos estribos; caixões transversais ao tabuleiro, em especial nas zonas das juntas do

tabuleiro, com zonas com betão delaminado e corrosão nas armaduras; pilares com betão

descascado e corrosão nas armaduras, em especial junto à base; encontros com manchas

brancas, denotando a presença de sais superficiais, fendas e corrosão nas armaduras.

As patologias não estruturais listadas no referido relatório são: guarda corpos muito

deteriorados; infiltrações de água pela laje do tabuleiro por deterioração das juntas móveis,

havendo nalguns casos delaminação do betuminoso; sistema de drenagem de água

inoperacional por falta de manutenção; deterioração do sistema de iluminação inferior;

acumulação de detritos e vegetação entre os passeios e os guarda-rodas, com deterioração

destes últimos.

3. DESCRIÇÃO DOS TRABALHOS REALIZADOS

Para eliminar as anomalias descritas e as sua causas, e aumentar o tempo de vida útil da obra,

foram realizados os trabalhos que a seguir se descrevem.

3.1. Trabalhos de reforço estrutural

3.1.1. Análise e reforço da estrutura do tabuleiro

Da análise efectuada ao projecto conclui-se que a estrutura foi devidamente dimensionada para

as acções regulamentares em vigor à data do projecto. Apesar deste facto, a obra evidenciava

fendilhação acentuada, quer de flexão quer de esforço transverso, e ainda deformações

excessivas, muito superiores à deformação teórica esperada.

Estas anomalias estruturais poderão resultar do processo construtivo, como é referido no

relatório do ICIST |1|, e/ou de perdas de pré-esforço muito superiores ao previsto no projecto.

Admitindo esta última hipótese, o reforço teve como objectivos: a redução da abertura das

fendas, aumentando a rigidez e a durabilidade da estrutura; a diminuição da flecha instalada e o

aumento da resistência à flexão e ao esforço transverso.

Concebeu-se então uma solução de reforço com pré-esforço exterior, com barras de aço de alta

resistência. Além do pré-esforço efectuou-se também o encamisamento da alma da vigas nas

zonas extremas onde o esforço transverso é mais importante.

Figura 1 – Alçado longitudinal tipo duma viga interior.

De referir que a solução encontrada foi de encontro à condicionante existente de reduzir ao

mínimo indispensável a intervenção na parte superior do tabuleiro, de forma a não interromper

o trânsito no viaduto, visto que este constituí um eixo viário de grande importância.

Figura 2 – Aspecto duma viga reforçada.

Figura 3 – Pormenor de uma ancoragem activa (vigas interiores).

Em cada viga longitudinal a solução de pré-esforço exterior é composta por dois pares de

barras de 32mm de diâmetro, rectas, ancoradas entre uma carlinga flutuante e a extremidade

oposta da viga. As barras são ancoradas em blocos de betão moldados junto das extremidades

das vigas e nas carlingas. Estes blocos de ancoragem são em betão armado, também

pré-esforçados transversalmente contra a alma da viga, com duas barras de 25mm de diâmetro.

Os trabalhos de aplicação do pré-esforço foram efectuados pela VSL, Sistemas de Portugal,

SA. Os materiais utilizados foram o betão B40, o aço A500NR em varões e aço A835/1030 nas

barras de pré-esforço (Macalloy).

Note-se que o efeito do pré-esforço não poderá nunca eliminar por completo as deformações

existentes. As deformações existentes antes da intervenção de reforço estrutural, resultaram não

só da deformação elástica da estrutura e da fendilhação, mas também da deformação por

fluência do betão. O pré-esforço do reforço permite recuperar parcialmente a deformação

elástica e a deformação devida à fendilhação, mas não pode recuperar a deformação por

fluência do betão.

Figura 4 – Pormenor de uma ancoragem activa (vigas extremas).

3.1.2. Análise dos pilares e fundações

A estrutura foi verificada para a acção sísmica, tendo-se constatado que o dimensionamento dos

pilares, embora esteja correcto para as acções consideradas na regulamentação em vigor à data

do projecto, não verifica a segurança para as condições da regulamentação actual. É opinião

dos autores deste estudo que é razoável não efectuar o reforço dos pilares para os adaptar à

regulamentação actual.

3.1.3. Regulamentos

No projecto foi considerada a regulamentação portuguesa em vigor no que se refere à

segurança e acções RSA |2| e ao betão armado REBAP |3|. Foram ainda consultados os

regulamentos em vigor à data do projecto da obra, nomeadamente o RESEP |4| e o REBA |5|.

Para os assuntos que não eram objecto de regulamentação portuguesa em vigor, foram seguidas

as recomendações do CEB e da FIP |6|.

3.2. Trabalhos de reparação do betão estrutural

O betão estrutural que apresentava delaminação ou desagregação foi saneado e reparado com

argamassa não retráctil. No caso das anomalias terem sido causadas por corrosão das

armaduras, estas foram limpas, ou substituídas nas situações em que havia redução significativa

da sua secção.

As fendas que não foram fechadas pelo reforço com o pré-esforço exterior, foram injectadas

com resina epoxi.

Todo o betão estrutural exposto foi pintado com tinta acrílica impermeável por forma a travar a

evolução do processo de carbonatação do betão e impedir a corrosão das armaduras (Sikagard

550W Elastic + 680S Betoncolor da Sika).

3.3. Outros trabalhos de reparação

Como forma de eliminar as infiltrações de águas pluviais procedeu-se à substituição do

pavimento betuminoso, já bastante degradado, e à substituição das juntas móveis do tabuleiro.

Foram ainda substituídos os aparelhos de apoio móveis por novas placas de neoprene.

A espessura do novo tapete betuminoso é variável por forma a eliminar as ondulações do

pavimento devido à deformação do tabuleiro.

Os passeios e o separador central foram demolidos criando-se uma protecção para peões e uma

caleira, mais eficiente que a original, para drenagem das águas pluviais. As caleiras foram

impermeabilizadas com telas asfálticas devidamente protegidas.

Os guarda-corpos existentes foram demolidos e substituídos por guardas metálicas modulares, e

as vigas de bordadura e os acrotérios foram reparados e pintados com tinta acrílica.

Foi colocado um pavimento hidráulico no talude junto ao encontro poente para protecção deste.

3.4. Outros trabalhos

Para protecção da parte inferior da estrutura contra o embate de veículos foram colocadas

barras horizontais de pré-aviso nos dois vãos a nascente, em que o gabarit é bastante pequeno,

de modo a evitar a circulação de veículos pesados neste vãos.

4. ENSAIOS DE CARGA

Foram realizados ensaios de carga em três vãos do viaduto, antes e depois de efectuado o

reforço estrutural. Durante estes ensaios foram medidas as flechas a meio vão de uma viga

exterior. Os veículos usados nos ensaios de carga tinham 34 750kg e 40 200kg de peso,

respectivamente antes e após o reforço estrutural.

Figura 5 – Esquema de cargas do veículo usado no ensaio após o reforço.

Nos Quadros 1 e 2 apresentam-se os valores das flechas a meio vão de uma viga exterior

obtidos nos ensaios, respectivamente antes e após o reforço. A flecha teórica, obtida com um

modelo de elementos finitos, admitindo o comportamento elástico dos materiais e para o

veículo de 40 200kg, é de 9mm. Na última coluna do Quadro 2 apresenta-se a relação entre as

flechas dos dois ensaios com o veículo parado (corrigindo o valor da carga do primeiro ensaio

e considerando a linearidade do comportamento da estrutura).

Quadro 1 – Flechas a meio vão de uma viga exterior obtidas no ensaio de carga efectuado antes

do reforço.

aensaio (mm)

VÃO Veículo

parado

Veículo a

60km/h

4º 16.0 13.2

6º 13.5 12.6

7º 17.8 16.2

Quadro 2 – Flechas a meio vão de uma viga exterior obtidas no ensaio de carga efectuado após

o reforço.

aensaio (mm)

VÃO Veículo

parado

Veículo a

60km/h

Veículo a

80km/h

Frenagem a

40km/h aapós / a”antes”

4º 9.0 8.5 8.2 8.4 0.49

6º 9.2 8.4 8.0 8.2 0.59

7º 9.3 8.7 8.9 8.9 0.45

1.55 1.85

40 200kg

1.40 3.15 1.55

Os resultados, que se apresentam nos quadros anteriores mostram que o reforço efectuado

reduziu significativamente as deformações da estrutura, duplicando praticamente a sua rigidez

inicial. Os valores das flechas obtidos após o reforço são da mesma ordem de grandeza dos

valores teóricos.

RFERÊNCIAS

|1| - Relatório ICIST EP Nº22/97, “Avaliação Estrutural das Obras de Arte da 2ª Circular -

Viaduto da Fonte Nova - nº 11-7A - 2º Relatório”, Junho de 1997.

|2| - RSA - Regulamento de Segurança e Acções em Estruturas de Edifícios e Pontes;

Decreto-Lei nº 235/83 de 31 de Maio.

|3| - REBAP - Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-esforçado; Decreto-Lei nº

349-C/83 de 30 de Julho.

|4| - RESEP - Regulamento de Solicitações em Edifício e Pontes; Decreto nº 44041 de 18 de

Nov. de 1961.

|5| - REBA - Regulamento de Estruturas de Betão Armado; Decreto nº 47723 de 20 de Maio de

1967.

|6| - CEB-FIP MC90 - Model code for concrete structures; Bulletin d'Information nº 203,204 e

205, CEB - Comité Internationale du Béton, 1991.