Análise do ciclo de vida das pontes de concreto protendido

 Análise do ciclo de vida das pontes de concreto protendido

 

Autores: Carolina Ramos Leite; Claudia Ferreira Brito; Gustavo Bicudo Letcooviski; Michele Kozoroski Alves de Almeida Torres; José Américo Alves Salvador Filho; Silvete Mari Soares.

 

INTRODUÇÃO

As pontes de concreto protendido são muito utilizadas nas redes viárias brasileiras. Uma das suas principais utilizações é na transposição de grandes rios, que geram a necessidade de grandes vãos nas estruturas. Apesar da grande utilização dessas estruturas, há uma carência de estudos nessa área (NOVA, SILVA, 2017).

Conforme se dá a utilização dessas pontes os problemas de deterioração vão aumentando, e os reparos e manutenções passam a ser mais frequentes e onerosos para o departamento responsável pelas estruturas. Esses problemas de deterioração impactam o ciclo de vida das pontes (RADLIŃSKA et al, 2014). Segundo Giaccu et al. (2021) um fator de afeta o ciclo de vida das pontes segmentadas de concreto protendido é o deslocamento real superior aos previstos para aquelas de elemento finito simples. Esses deslocamentos aumentam durante a utilização, podendo causar danos ao tráfego e à estrutura, estas deformações, quando não realizadas manutenções corretas, podem causar o colapso da estrutura.

Giaccu et al. (2021) determinou que o principal motivo para se optar por pontes protendidas segmentadas é a rápida construção. Entretanto, durante a construção a estrutura sofre esforços e variações de tensões devido a movimentação do pórtico, o que contribui para as deformações, o que interfere no ciclo de vida das estruturas.

A protensão também pode ser utilizada para reforçar e alargar pontes já existentes e danificadas. Para esse objetivo pode-se utilizar a protensão externa, que aumenta a rigidez da estrutura, diminui significativamente a fissuração e as deformações, dependendo do traçado dos cabos, também melhora a resistência ao cisalhamento (VITÓRIO, DE BARROS, 2011).

O presente artigo apresenta diferentes estudos que analisam e propõe soluções que melhoram o ciclo de vida útil das pontes de concreto protendido.

 

DESENVOLVIMENTO

Conforme Radlińska et al (2014) revestimentos e tratamentos finais das estruturas de concreto podem diminuir sua deterioração, mas não há muitos materiais que comparem os métodos existentes e os desenvolvidos recentemente. Isso por que o concreto é um material complexo no geral, e é difícil de prever com precisão em períodos de serviço mais longos, sem falar que tudo depende da qualidade e idade do concreto.

Ainda segundo Radlińska et al (2014), o maior problema na vida útil da ponte são danos por corrosão geralmente localizados nas extremidades das vigas, e por causa disso essa reabilitação começou a ser mais estudada nos dias atuais.

As corrosões ocorrem devido ao vazamento de água através das juntas de expansão que tem defeito, o vazamento leva a fragmentação do concreto que pode levar a corrosão da armadura. Para não se ocasionar o problema de corrosão das estruturas, é a importante uma boa preservação e execução das juntas de dilatação das pontes (RADLIŃSKA et al, 2014).

O estudo realizado por Giaccu et al. (2021) desenvolveu um modelo de elemento finito para uma ponte, o qual considerou a fluência, a retração e a protensão de longo prazo, afim de obter um modelo muito próximo ao real. E utilizou dois modelos de fluência, o CEB-FIP Model Code 2010 e o RILEM B3, para replicar os deslocamentos estruturais ocorridos na própria ponte. Posteriormente foi comparado qual modelo apresentou comportamento mais próximo da realidade à longo prazo e os benefícios dos reajustes na estrutura.

Foi estabelecido que o comportamento real depende do tempo em todas as fases de construção, pois a vibração do pórtico de construção interferiu nos esforços e variações de tensões da ponte. Pontes engastadas não estáticas as deformações causadas pela fluência podem evoluir indefinidamente ao longo do tempo. Para solucionar essa problemática pode se adicionar um pilar de apoio na extremidade livre, que interrompe a evolução indefinida das deformações, mas não a anula, e reforça a estrutura contra os momentos positivos (GIACCU et al, 2021).

Giaccu et al. (2021) determinou que os modelos foram eficientes para captar a tendencia de deformação, mas pode tê-las subestimado, principalmente a longo prazo, devido às limitações dos elementos finitos. Também foi notório que o modelo RILEM B3 é o melhor indicado para este tipo de análise, pois se aproxima mais da realidade no comportamento a longo prazo, principalmente em relação às deflexões de fluência notáveis evoluindo indefinidamente com o aumento do tempo, enquanto o CEB-FIP Model Code 2010 tende a superestimar as deformações no curto prazo.

Lounis e Cohn (1997) avaliaram a eficiência das seções mais comuns usadas nos modelos convencionais e segmentados de pontes com vigas contínuas. Foram utilizados programas e métodos computacionais que analisam cada modelo de seção e os comparam, resultando em sugestões de modelos que são melhores para o caso específico.

Por meio desse algoritmo de programação não linear eficiente, foi concluído que as investigações das seções padrões apresentados mostram que existem seções mais eficientes para vigas protendidas de pontes com emenda, as seções propostas são igualmente eficientes para vigas pós-tensionadas emendadas e vigas de ponte pré-tensionadas convencionais. A seleção do sistema estrutural ideal deverá ser feita com base no custo total da ponte, incluindo os custos de superestrutura e subestrutura, além dos outros requisitos, como superestrutura limitada pela profundidade, eliminação de pilares intermediários, estética (LOUNIS, COHN,1997).

 

CONCLUSÃO

Os estudos da análise do ciclo de vida útil são limitados, não há muitos materiais que comparem os métodos existentes e os desenvolvidos recentemente. Faltam mais pesquisas para que mais soluções sejam desenvolvidas e testadas na prática.

Com os métodos computacionais é possível fazer uma análise inicial mais precisa da vida útil das pontes de concreto protendido. E também garantir que o método de execução mais eficiente seja escolhido.

Esses métodos também auxiliam na escolha da seção mais precisa e econômica para cada projeto especifico. Garantido o melhor custo benefício na execução das estruturas.

Após a execução das pontes é importante realizar a manutenção preventiva das estruturas. Desse modo os custos para a reparo de eventuais patologias é minimizado. No mercado existem revestimentos e tratamentos que estendem a vida útil das estruturas novas e existentes, mas é importante que haja mais estudos para que sejam conhecidos quais as melhores opções em cada caso.

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

GIACCU, Gian Felice et al. Time-Dependent Analysis of Precast Segmental Bridges. International Journal of Concrete Structures and Materials, v. 15, n. 1, p. 1-21, 2021.

LOUNIS, Z.; MIRZA, M. S.; COHN, M. Z. Segmental and conventional precast prestressed concrete I-bridge girders. Journal of Bridge Engineering, v. 2, n. 3, p. 73-82, 1997.

NOVA, Silvia Juliana Sarmiento; SILVA, M. C. A. T. Cálculo dos coeficientes parciais de segurança para pontes de concreto protendido sob solicitações normais com base na teoria de confiabilidade estrutural. In: Anais do 59º Congresso Brasileiro do Concreto. 2017.

RADLIŃSKA, Aleksandra et al. Synthesis of DOT use of beam end protection for extending the life of bridges. International Journal of Concrete Structures and Materials, v. 8, n. 3, p. 185-199, 2014.

VITÓRIO, José Afonso Pereira; DE BARROS, Rui Carneiro. Reforço e Alargamento de Pontes Rodoviárias com a Utilização de Protensão Externa. 2011.