Durabilidade de aparelhos de apoio e juntas de dilatação em obras de arte especiais

DURABILIDADE DE APARELHOS DE APOIO E JUNTAS DE DILATAÇÃO EM OBRAS DE ARTE ESPECIAIS MIGUEL ARAÚJO AZEVEDO MAIA Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL — ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÕES Orientador: Professor Doutor José Manuel Marques Amorim de Araújo Faria Coorientador: Engenheiro João Henriques Flores JUNHO DE 2014 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2013/2014 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Tel. +351-22-508 1901 Fax +351-22-508 1446 [email protected] Editado por FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Rua Dr. Roberto Frias 4200-465 PORTO Portugal Tel. +351-22-508 1400 Fax +351-22-508 1440 [email protected] http://www.fe.up.pt Reproduções parciais deste documento serão autorizadas na condição que seja mencionado o Autor e feita referência a Mestrado Integrado em Engenharia Civil - 2013/2014 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2014. As opiniões e informações incluídas neste documento representam unicamente o ponto de vista do respetivo Autor, não podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relação a erros ou omissões que possam existir. Este documento foi produzido a partir de versão eletrónica fornecida pelo respetivo Autor. Ao meu Avô José. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais i AGRADECIMENTOS Ao finalizar este trabalho é com grande e sincera gratidão que desejo tornar público o meu reconhecimento a todos aqueles que de alguma forma me apoiaram na realização desta tese. Ao Professor Doutor José Amorim Faria, meu orientador científico, pelo permanente apoio, entusiasmo, disponibilidade, dedicação e conselhos que transportou para as nossas reuniões. Ao Eng.º João Flores, Diretor de Obra do Departamento de Pré-Esforço da Mota-Engil, coorientador científico da tese e supervisor do estágio realizado na Mota-Engil, pela dedicação, disponibilidade e apoio que sempre me deu. À Dr.ª Maria Teresa Vasconcelos Mota Neves da Costa, à Dr.ª Teresa Mota Neves e à Dr.ª Marisa Prada Belchior por terem tornado possível o desenvolvimento deste trabalho na Mota-Engil. À Mota-Engil que, não só me recebeu, como também mostrou interesse e patrocinou o desenvolvimento deste trabalho nomeadamente:  ao Eng.º Manuel Costa, Coordenador da Divisão de Unidades Operacionais e Técnicas, por ter aprovado e apoiado o projeto realizado;  ao Eng.º Paulo Carvalho, Diretor do Departamento de Pré-Esforço, por ter acreditado e apoiado este trabalho. A todos os que me ajudaram na Mota-Engil, onde foi realizado o trabalho que suportou a minha tese, e em particular àqueles que mais de perto comigo trabalharam, nomeadamente:  Eng.º Luís Monteiro;  José Carlos Silva;  Irene Berta;  a todos os encarregados, chefes de equipa e oficiais de campo e de estaleiro com quem trabalhei e que contribuíram para a minha formação. Ao Professor Doutor Joaquim Barros, ao Professor Doutor Jorge de Brito, e ao Eng.º João Marques Lima por me terem disponibilizado materiais que foram um contributo essencial para o desenvolvimento do meu trabalho. Ao Eng.º João Santos da Bubble Surprise pelo esforço demonstrado em desenvolver a aplicação de forma a poder ser inserida nesta tese. Aos meus colegas e amigos que, de uma forma ou outra, me ajudaram ao longo deste trabalho entre os quais destaco Pedro Reis, Manuel Sousa e Silva, José Adrêgo, Rui Marrana, Francisco Pimenta. Finalmente um agradecimento especial aos meus pais por me terem dado um apoio incondicional ao longo de todo o meu percurso académico. FEUP, Junho de 2014 Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais ii Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais iii RESUMO A presente dissertação, elaborada em ambiente empresarial, aborda o assunto da durabilidade de aparelhos de apoio e de juntas de dilatação e tem como objetivo registar e caracterizar as anomalias mais correntes nestes dispositivos procurando fazer uma proposta que, de forma inovadora, possa contribuir para a sua solução. O trabalho foi desenvolvido no departamento de Pré-Esforço da empresa Mota-Engil Engenharia e Construção, S.A. (MEEC-PE) onde o autor estagiou entre Fevereiro e Junho de 2014. Em primeiro lugar foi elaborada uma caracterização dos aparelhos de apoio e das juntas de dilatação mais comuns no mercado e nas obras de arte construídas. No final desta primeira fase da pesquisa, procedeu-se a uma caracterização mais cuidada do mercado no qual se inserem a empresa e os produtos por ela comercializados (Agom, Ennis-Flint). A partir de um conjunto de visitas a obras e do acompanhamento de uma série de trabalhos de instalação e manutenção, foram elaborados casos de estudo nos quais se caracterizaram as anomalias encontradas, as suas causas e consequências, permitindo assim recomendar ações de reparação e ações preventivas. Após uma análise cuidada destes elementos, identificaram-se como principais causas das anomalias nos aparelhos de apoio, a falta de conhecimento da importância destes elementos para o funcionamento estrutural e a falta de conhecimento dos procedimentos de instalação. Para as juntas de dilatação, reconheceram-se como principal causa das anomalias a pouca importância atribuída às manutenções preventivas. No sentido de evitar que os erros conducentes às anomalias registadas se repitam, elaborou-se uma metodologia que recorre ao preenchimento de checklists baseadas em pontos simples, para condução dos procedimentos nos casos das instalações, e para verificação das condições dos produtos, nos casos das manutenções. Uma vez que o preenchimento de fichas em obra tem tendência a ser adiado, isto é, preenchido apenas no final da obra, e uma vez que cada vez mais as empresas trabalham fora do território nacional, de forma a implementar esta metodologia, foi elaborado um projeto de uma aplicação para dispositivos móveis batizado como (MERC Webmobile) através da qual o serviço especializado da empresa dedicado a juntas e aparelhos de apoio (MEEC-PE), os operários, os clientes e os donos de obra têm acesso a toda a informação relativa aos produtos a instalar além de serem avisados relativamente às inspeções e manutenções a elaborar. PALAVRAS-CHAVE: Durabilidade, Aparelho de Apoio, Junta de dilatação, Anomalia, Manutenção, Aplicação web Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais iv Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais v ABSTRACT The following thesis, elaborated in business environment, addresses the issue of durability of bridge bearings and expansion joints and aimed to register and characterize the most common anomalies in these devices, in order to seek for a proposal that would lead to an innovative contribution for its solution. The present work was developed at the Post Tension department of Mota-Engil Engenharia e Construção, S.A. (MEEC-PE), where the author did his internship between February and June 2014. Firstly, it was carried out a characterization of the most common bridge bearings and expansion joints in the market and constructed bridges. This research led to a more careful characterization of the market in which the company operates and the products they comercialize (Agom, Ennis-Flint). From a series of visits to construction sites and by monitoring a set of installation and maintenance works, some cases of study were elaborated in which were characterized the anomalies found, its causes and consequences, allowing to recommend repair and preventive measures. After thorough analysis of these elements, lack of knowledge of the importance of these elements for the structural behavior and lack of knowledge of installation procedures were identified as major causes of anomalies in the bridge bearings. Regarding expansion joints it was recognized as the major cause of their anomalies the low priority given to preventive maintenance. In order to avoid the same mistakes that would led to mentioned anomalies, a methodology using simple checklists was created, to conduct installation procedures, and to check the product’s condition in cases of maintenance. Knowing that taking care of this kind of paperwork at construction site tends to be delayed, sometimes even filled at the end of the work, and since more and more the companies work abroad, in order to implement this methodology, a project for a web application, named (MERC Webmobile) was developed in which the office, workers, customers and owners not only have access to all information related to the products to be installed but also are warned about possible inspections and maintenance to elaborate. KEYWORDS: Durability, Bridge Bearings, Expansion Joints, Anomalies, Maintenance, Web Application Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais xii 7.3.2 CONFIGURAÇÃO DA APLICAÇÃO ...................................................................................................... 106 A) BASE DE DADOS ................................................................................................................................ 106 B) WEBSITE ........................................................................................................................................... 108 B.1) GESTÃO DE UTILIZADORES .............................................................................................................. 108 B.2) INSERÇÃO DE DADOS ...................................................................................................................... 109 B.3) IDENTIFICAÇÃO DOS DISPOSITIVOS ................................................................................................... 109 C) WEBMOBILE ...................................................................................................................................... 110 C.1) IDENTIFICAÇÃO DE DISPOSITIVOS ..................................................................................................... 110 C.2) PREENCHIMENTO DE CHECKLISTS .................................................................................................... 111 7.4 MOTA-ENGIL REGISTRATION & CONTROL – MERC ........................................................ 112 7.4.1 APROVAÇÃO, ADJUDICAÇÃO E NOMEAÇÃO ...................................................................................... 112 7.4.2 DESENVOLVIMENTO DA APLICAÇÃO ................................................................................................ 113 A) WEBSITE ........................................................................................................................................... 113 B) WEBMOBILE ...................................................................................................................................... 117 8. CONCLUSÃO ......................................................................................................... 121 8.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS .............................................................................................. 121 8.2 PRINCIPAIS RESULTADOS OBTIDOS ................................................................................ 122 8.3 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS ..................................................................................... 124 BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................................... 127 ANEXO I - PROCEDIMENTOS DE INSTALAÇÃO E MANUTENÇÃO ANEXO II - CASOS DE ESTUDO - APARELHOS DE APOIO ANEXO III - CASOS DE ESTUDO - JUNTAS DE DILATAÇÃO ANEXO IV - MOTA-ENGIL REGISTRATION AND CONTROL - CADERNO DE ENCARGOS - TERMOS DE REFERÊNCIA ANEXO V - MERC - MANUAL DE FUNCIONAMENTO Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais xiii ÍNDICE DE FIGURAS CAPÍTULO 2 Figura 2.1: Esquema de um encontro com aparelho de apoio e junta de dilatação (corte vertical) ....... 8 Figura 2.2: Aparelho de apoio de rolete simples com guia (fonte:(Oladimeji, F.A., 2012)) .................. 10 Figura 2.3: Aparelho de apoio de roletes múltiplos (fonte:(Oladimeji, F.A., 2012)) .............................. 11 Figura 2.4: Aparelho de apoio de roletes com dentes de guiamento (fonte: www.maurer-soehne.com) ............................................................................................................................................................... 11 Figura 2.5: Aparelhos de apoio de pêndulo com contacto linear (fonte: (Oladimeji, F.A., 2012)) ........ 12 Figura 2.6: Aparelho de apoio deslizante com placas de aço lubrificadas ........................................... 13 Figura 2.7: Aparelho de apoio deslizante com placas de bronze ......................................................... 14 Figura 2.8: Aparelhos de apoio deslizante auto-lubrificante ................................................................. 14 Figura 2.9: Aparelho de apoio deslizante com PTFE sobre aço inoxidável (fonte: www.structuralbearingpads.vossengineering.com) ............................................................................... 14 Figura 2.10: Articulação metálica (fonte: www.tatasteelconstruction.com) .......................................... 15 Figura 2.11: Aparelho de apoio de elastómero ..................................................................................... 16 Figura 2.12: Reação de um aparelho de apoio de elastómero às várias solicitações (adaptado:(VSL)) ............................................................................................................................................................... 16 Figura 2.13: Aparelhos de apoio de neoprene cintado com prato de aço vulcanizado (fonte:(VSL)) .. 17 Figura 2.14: Aparelho de apoio de neoprene cintado fixo (fonte:(VSL))............................................... 17 Figura 2.15: Aparelho de apoio com deslocamento guiado (fonte:(VSL)) ............................................ 18 Figura 2.16: Plinto superior e inferior de um aparelho de apoio de elastómero cintado (fonte: (VSL)) 18 Figura 2.17: Tipos de aparelhos de elastómero segundo a EN 1337 (fonte:(European Commitee for Standardization, 2005)) ......................................................................................................................... 19 Figura 2.18: Componentes de um aparelho de apoio do tipo panela (fonte: (VSL)) ............................ 20 Figura 2.19: Aparelhos de apoio do tipo panela fixo, unidirecional, multidirecional (fonte:(VSL)) ....... 21 Figura 2.20: Aparelhos de apoio para deslocamentos sucessivos e para monitorizar cargas verticais(fonte:www.agom.it) ................................................................................................................. 22 Figura 2.21: Aparelhos de apoio esféricos: constituição e montagem (fonte: www.mageba.com) ...... 23 Figura 2.22: Aparelhos de apoio de neoprene cintado antissísmicos (fonte: www.agom.it) ................ 24 Figura 2.23: Aparelhos de apoio de neoprene cintado antissísmicos com núcleo de chumbo (fonte: www.agom.it) ......................................................................................................................................... 24 Figura 2.24: Relação da aceleração do movimento sísmico com o período da onda sísmica (adaptado de fonte: www.agom.it) .......................................................................................................................... 25 Figura 2.25: Aparelho de apoio antissísmicos com aparelhos oleodinâmicos acoplados ( fonte: www.agom.it) ......................................................................................................................................... 26 Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais xiv Figura 2.26: Aparelho oleodinâmico (adaptado de www.mageba.com) ............................................... 26 Figura 2.27: Aparelho oleodinâmico amortecedor hidráulico (fonte: www.agom.it) .............................. 27 Figura 2.28: Aparelhos oleodinâmicos montados num encontro (fonte: www.agom.it) ........................ 27 CAPÍTULO 3 Figura 3.1: Esquema de um encontro com aparelho de apoio e junta de dilatação (corte vertical) (adaptado de www.steelconstruction.info)............................................................................................. 29 Figura 3.2: Junta de dilatação aberta (adaptado de www.wbacorp.com) ............................................. 31 Figura 3.3: Junta de dilatação aberta a ser montada ............................................................................ 31 Figura 3.4: Pormenorização de projeto de uma junta oculta sob pavimento (fonte: (Rito, A., 1983)) .. 32 Figura 3.5: Junta de betume modificado ............................................................................................... 34 Figura 3.6: Corte esquemático de uma junta selada com material elástico (fonte: www.wbacorp.com) ............................................................................................................................................................... 35 Figura 3.7: Aplicação de silicone (fonte: (Lima, J.M., 2006)) ................................................................ 35 Figura 3.8: Esquema de instalação de um perfil de compressão alveolar (fonte: (Lima, J.M., 2006)) . 36 Figura 3.9: Junta em perfil de elastómero comprimido com perfis metálicos (fonte: www.dsbrown.com) ............................................................................................................................................................... 37 Figura 3.12: Desenho de junta de placas metálicas deslizantes (fonte: www.arzuiktusico.fm.alibaba.com) ........................................................................................................ 39 Figura 3.13: Junta de placas metálicas deslizantes .............................................................................. 39 Figura 3.14: Juntas de dilatação de corpo simples e de corpo duplo (Fonte: (Lima, J.M., 2006)) ....... 40 Figura 3.15: Junta de elastómero armado............................................................................................. 41 Figura 3.16: Junta de dilatação de pentes metálicos e de dedos metálicos (fonte: www.mageba.net) 42 Figura 3.17: Neoprene para impermeabilização (fonte: www.mageba.net) .......................................... 43 Figura 3.18: Junta de dilatação de elastómero armado composta ....................................................... 44 Figura 3.19: Junta de dilatação de placas metálicas com roletes (Fonte:(Lima, J.M., 2006)) .............. 45 Figura 3.20:Junta modular com perfis metálicos e de elastómero (Fonte: www.mageba.net) ............. 46 Figura 3.21: Dispositivos mecânicos para uniformizar deslocamentos (fonte: www.mageba.net) ....... 46 Figura 3.22: Capacidade de movimento multidirecional ....................................................................... 47 Figura 3.23: Pavimento especial para redução de ruído (Fonte: www.maurer-soehne.com) ............... 47 CAPÍTULO 4 Figura 4.1: Volume de negócios e resultado operacional da MEEC-PE entre 2011 e 2013 ................ 52 Figura 4.4: Aparelhos de apoio de elastómero simples e cintado (www.agom.it) ................................ 53 Figura 4.5: Aparelho de apoio com placas metálicas e do tipo panela (www.agom.it) ......................... 53 Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais xv Figura 4.6: Aparelho de apoio antissísmico e aparelho de apoio horizontal (www.agom.it) ................ 54 Figura 4.7: Junta de dilatação para rodovia e junta de dilatação para ferrovia (www.agom.it) ............ 54 Figura 4.10: Alvéolos de aparafusamento da junta de dilatação e marcação com a caracterização da junta (fonte: (AGOM, 2013b)) ................................................................................................................ 56 Figura 4.11: Pormenor de um alvéolo de uma junta de dilatação AGOM (fonte: (AGOM, 2013b)) ..... 57 Figura 4.12: Esquema de tapa juntas para passeios para ponte (EN315) ........................................... 58 Figura 4.13: Aparelho de apoio de elastómero simples e de elastómero cintado (www.agom.it) ........ 59 Figura 4.14: Aparelho de apoio de elastómero com placas metálicas (www.agom.it) ......................... 59 Figura 4. 15: Pormenor da placa de austenite e da placa de PTFE (www.agom.it) ............................. 60 Figura 4.16: Indicação da orientação do aparelho de apoio e placa metálica com informação das propriedades do aparelho (www.agom.it) ............................................................................................. 61 Figura 4.17: Marca vulcanizada no bloco de elastómero com as características deste. (www.agom.it) ............................................................................................................................................................... 61 Figura 4.18: Ponteiro e escala de deslocamentos (www.agom.it) ........................................................ 62 Figura 4.19: Aparelho de apoio Agom do tipo Pot Bearing fixo ............................................................ 63 Figura 4.20: Aparelho de apoio Pot Bearing fixo desmontado em estaleiro ......................................... 63 Figura 4.21: Aparelho de apoio do tipo pot bearing multidirecional desmontado em estaleiro ............ 64 Figura 4.22: Aparelho de apoio do tipo pot bearing multidirecional desmontado em estaleiro ............ 64 Figura 4. 23: Placa com informação do aparelho de apoio .................................................................. 65 Figura 4.24: Aparelho de apoio do tipo Pot Bearing unidirecional desmontado em estaleiro .............. 65 Figura 4.25: Junta de dilatação não aparente (www.dantexltd.com) .................................................... 66 CAPÍTULO 5 Figura 5.1: Projeto do Viaduto da Ribeira de Braçais - corte ................................................................ 70 Figura 5.2: Projeto do Viaduto do Vale do Inferno - corte ..................................................................... 70 Figura 5.3: Projeto da PS2 Lote 3 - corte .............................................................................................. 71 Figura 5.4: Projeto do Nó de Soure - corte ........................................................................................... 72 Figura 5.5: Projeto do Viaduto sobre a Ribeira dos Braçais - planta .................................................... 72 Figura 5.6: Projeto do Viaduto do Vale do Inferno - planta ................................................................... 73 Figura 5.7: Projeto do Viaduto do Vale do Inferno – corte transversal (adaptado) ............................... 73 Figura 5.8: Projeto PS2 Lote 3 – pormenor encontro ........................................................................... 74 Figura 5.9: Projeto PS2 Lote 3 – pormenor da cabeça do pilar ............................................................ 75 Figura 5.10: Projeto PS2 Lote 3 – planta .............................................................................................. 75 Figura 5.11: Projeto do Nó de Soure - planta ....................................................................................... 76 Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais xvi Figura 5.12: Batente com grout ............................................................................................................. 77 Figura 5.13: Base dos batentes com indícios de oxidação ................................................................... 77 Figura 5.14: Face do batente não está totalmente encostada ao betão e Parafusos de fixação encurvados ............................................................................................................................................ 78 Figura 5.15: Aparelho de apoio sem cortina de neoprene .................................................................... 79 Figura 5.16: Aparelho de apoio com cortina de neoprene parcialmente rasgada ................................ 79 Figura 5.17: Aparelho de apoio com sujidade ....................................................................................... 79 Figura 5.18: Aparelho de apoio com lama e cascalho .......................................................................... 79 Figura 5.19: Base do aparelho de apoio enterrada no grout do plinto .................................................. 80 Figura 5.20: Chapas de travamento por retirar ..................................................................................... 80 Figura 5.21: Parafusos da chapa de travamento partidos .................................................................... 80 Figura 5.22: Ponteiro da escala de controlo de deslocamentos dobrada ............................................. 81 Figura 5.23: Escala de leitura de deslocamentos coberta com goma .................................................. 82 Figura 5.24: Escala de leitura de deslocamentos ilegível e danificada ................................................. 82 Figura 5.25: Placa de aço inox com salpicos de grout .......................................................................... 82 Figura 5.26: Aparelho de apoio com oxidação nas esquinas................................................................ 83 Figura 5.27: Aparelho de apoio no eixo errado ..................................................................................... 84 Figura 5.28: Chapa de informação ilegível ............................................................................................ 84 Figura 5.29: Aparelho de apoio com água condensada ........................................................................ 85 Figura 5.30: Acumulação de água no encontro .................................................................................... 85 Figura 5.31: Telas instaladas no extremo do encontro ......................................................................... 86 Figura 5.32: Ensaio da tela instalada .................................................................................................... 86 Figura 5.33: Borracha anti poeiras entre panela e base superior parcialmente retirada ...................... 86 Figura 5.34: Aparelho de apoio com goma ........................................................................................... 87 Figura 5.35: Rotura do aparelho de apoio ............................................................................................. 88 Figura 5.36: Neoprene deformado e anéis de contenção partidos ....................................................... 88 Figura 5.37: Prato superior deformado .................................................................................................. 88 CAPÍTULO 6 Figura 6.1: Fissura longitudinal no betuminoso. .................................................................................... 91 Figura 6.2: Esquema de assentamento de aterro junto a encontro (Leonhardt, 1979) ........................ 91 Figura 6.3: Representação esquemática em corte do aterro e laje de transição.................................. 92 Figura 6.4: Afastamento do betuminoso da banda de transição ........................................................... 93 Figura 6.5: Banda de transição deteriorada com pavimento adjacente parcialmente reparado ........... 94 Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais xvii Figura 6.6: Armação horizontal de reforço da banda de transição ....................................................... 95 Figura 6.7: Armadura de ligação entre a mesa e a banda de transição ............................................... 95 Figura 6.8: Ausência do preenchimento dos negativos dos parafusos ................................................ 96 Figura 6.9: Falta de elemento de fixação .............................................................................................. 97 Figura 6.10: Deformação da junta de dilatação .................................................................................... 97 Figura 6.11: Destaque de material da junta de dilatação ..................................................................... 98 Figura 6.12: Elementos metálicos da junta de dilatação oxidados ....................................................... 99 Figura 6.13: Desnível entre betuminosos e banda de transição devido a repavimentações ............. 100 Figura 6.14: Pavimento colocado por cima de junta de dilatação ...................................................... 100 Figura 6.15: Junta de dilatação com lomba criada pelo excesso de pré-compressão ....................... 101 CAPÍTULO 7 Figura 7.1: Gráfico com principais causas de anomalias em aparelhos de apoio .............................. 103 Figura 7.2: Gráfico com principais causas de anomalias em aparelhos de apoio .............................. 103 Figura 7.2: Vista inicial do website ...................................................................................................... 104 Figura 7.3: Esquema genérico da constituição do projeto .................................................................. 106 Figura 7.4: Esquema genérico da estrutura da base de dados .......................................................... 107 Figura 7.5: Fluxograma do processo antes da implementação da aplicação ..................................... 108 Figura 7.6: Imagem de um código QR ................................................................................................ 110 Figura 7.7: Organigrama genérico do funcionamento da App Webmobile ......................................... 111 Figura 7.8: Fluxograma do processo de Instalação, inspeção e manutenção com apoio do webmobile ............................................................................................................................................................. 112 Figura 7.9: Layout do campo utilizadores da versão website ............................................................. 114 Figura 7.10: Esquema funcional da gestão de utilizadores ................................................................ 115 Figura 7.11: Esquema funcional da gestão de projetos ...................................................................... 115 Figura 7.12: Esquema funcional da gestão de produtos .................................................................... 116 Figura 7.13: Esquema funcional da gestão de checklists ................................................................... 116 Figura 7.14 Esquema funcional do webmobile ................................................................................... 117 Figura 7.15: Layout de validação, de menu geral e de menu de projetos .......................................... 118 Figura 7.16: Layout de identificação de aparelhos, de menu de aparelhos e menu de consulta de aparelhos ............................................................................................................................................. 118 Figura 7.17: Layout de checklists de instalação, de pré-funcionamento e de inspeção ..................... 119 Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais xviii Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais xix ÍNDICE DE TABELAS CAPÍTULO 2 Tabela 2.1: Resumo da Euro Norma EN 1337 (adaptada: (Marioni, A., 2006)) ..................................... 9 CAPÍTULO 3 Tabela 3.1: Tabela de movimentos de junta de betume modificado (fonte: www.ennisflint.co.uk) ...... 33 CAPÍTULO 4 Tabela 4.1: Evolução dos investimentos realizados pela “Estradas de Portugal” entre 2009 e 2012 (adaptado de fonte:(Estradas de Portugal, 2012)) ................................................................................ 49 Tabela 4.2: Características do elastómero e correspondentes teste e requisitos (adaptado de (AGOM, 2013b)) .................................................................................................................................................. 56 Tabela 4.3: Modelos e respetivas características das juntas de dilatação AGFLEXJ (fonte: (AGOM, 2013b)) .................................................................................................................................................. 57 Tabela 4.4: Características das placas de PTFE .................................................................................. 60 Tabela 4.5: Testes de qualidade e respetivos intervalos de resultados aceitáveis do BJ200 .............. 67 CAPÍTULO 7 Tabela 7.1: Tabela relacional para a entidade projeto ........................................................................ 107 Tabela 7.2: Tabela relacional da identidade aparelho de apoio ......................................................... 107 Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais xx ACRÓNIMOS AASHTO - American Association of State Highway and Transportation Officials ASTM - American Society for Testing and Materials CEN - Comité Europeu de Normalização EM - Estrada Municipal EN - Euro Norma HV - Hardness of Vickers IC - Itenerário Complementar ISO - International Organization for Standardization IRHP - International Rubber Hardness Degrees MEEC - Mota-Engil Engenharia e Construção SA MEEC-PE - Mota-Engil Engenharia e Construção – Departamento de Pré-Esforço MERC - Mota-Engil Registration and Control PDF - Portable document format PI - Passagem Inferior PS - Passagem Superior PVC - Polyvinyl chloride PTFE - Politetrafluoretileno SETRA - Serviço de Estudos Técnicos de Estradas e Autoestradas Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 6 Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 7 2 APARELHOS DE APOIO 2.1 INTRODUÇÃO Os aparelhos de apoio em obras de arte são elementos de ligação que permitem a transição de forças entre a superestrutura da obra de arte e o seu suporte, permitindo libertar movimentos relativos entre as duas partes da estrutura em condições adequadas de operacionalidade, segurança e durabilidade. (Freire, L.M.R., 2008) Os aparelhos de apoio permitem também controlar os movimentos de translação e de rotação do tabuleiro da obra de arte, garantindo que as deformações causadas por estas ações não originam grandes forças ou movimentos na subestrutura. Hoje em dia, os aparelhos de apoio estão também concebidos para ajustar as propriedades dinâmicas da obra de arte, atuando como protetores da estrutura em caso de ocorrência de um sismo, dissipando a sua energia. (Oladimeji, F.A., 2012) Os movimentos nas obras de arte podem ter origem em vários tipos de ações: ações permanentes, variáveis ou acidentais. Como ações permanentes consideram-se o peso próprio da obra de arte, os efeitos do pré-esforço e a ação da retração e da fluência, apesar de estas duas últimas ações não terem a mesma intensidade ao longo de toda a vida útil da estrutura. As ações variáveis consideradas são as variações de temperatura, a ação provocada por cargas exercidas pelo tráfego, ações laterais na obra de arte como a ação do vento ou de sismos, os efeitos hidrodinâmicos assim como movimentos devido a cargas horizontais provocadas pelo movimento dos veículos tais como a aceleração, a travagem ou a derrapagem. São consideradas ações acidentais as consequentes de movimentos devido a assentamentos diferenciais das infraestruturas ou à pressão exercida nos pilares pelo solo, e ainda as resultantes do impacto de forças como a colisão de veículos com a estrutura, veículos que colidem com outros veículos, ou ainda a colisão de veículos, barcos ou navios com os pilares (Freire, L.M.R., 2008, Oladimeji, F.A., 2012). Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 8 2.2 REGULAMENTAÇÃO APLICÁVEL – EN1337 A norma europeia que regula os aparelhos de apoio e todas as fases pelas quais estes passam, desde a conceção do projeto até à sua instalação e manutenção, é a Norma EN 1337. Esta norma foi desenvolvida pelo CEN (Comité Europeu para a Normalização) que é uma associação que junta os comités nacionais de normalização de 33 países europeus. A elaboração da EN 1337 iniciou-se em 1989 e contou com a colaboração de 60 especialistas da área. A EN 1337, é uma Norma Europeia Harmonizada, o que quer dizer que o seu cumprimento se associa à marcação CE, que além de ser uma marcação de conformidade é também um certificado de qualidade. Para obter esta marcação, o fabricante tem de submeter o seu produto a teste por entidades independentes, como ministérios, universidades ou laboratórios, e o controlo de produção de fábrica tem de ser aprovado. Este controlo de produção de fábrica inclui:  A especificação e verificação das matérias-primas;  O controlo e teste periódico durante a fabricação de acordo com o especificado na Norma 1337;  O controlo e testes periódicos em produtos já prontos para comercialização. A EN 1337 é constituída por 11 partes, tendo sido cada uma delas emitida como uma Euro Norma Individual. As partes 1, 2 e 9 ainda não se encontram harmonizadas, no entanto, o seu conteúdo advém de outras normas harmonizadas, e são por isso consideradas obrigatórias. Encontro Aparelho de apoio Tabuleiro Junta de dilatação Figura 2.1: Esquema de um encontro com aparelho de apoio e junta de dilatação (corte vertical) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 9 Tabela 2.1: Resumo da Euro Norma EN 1337 (adaptada: (Marioni, A., 2006)) Parte Título Harmonizada Início da aplicação Aplicação obrigatória EN 1337 - 1 Regras Gerais de Projeto Não 2000 - EN 1337 - 2 Elementos de deslizamento Não 2004 - EN 1337 - 3 Aparelhos de apoio de elastómero Sim 2006 2007 EN 1337 – 4 Aparelhos de apoio de rolo ou rolete Sim 2005 2006 EN 1337 – 5 Aparelhos de apoio de panela Sim 2006 2007 EN 1337 – 6 Aparelhos de apoio de pêndulo Sim 2005 2006 EN 1337 – 7 Aparelhos de apoio cilíndricos ou esféricos contendo PTFE Sim 2004 2005 EN 1337 – 8 Aparelhos de apoio lineares com guia ou bloqueio Sim 2006 2008 EN 1337 – 9 Proteções Não 1997 - EN 1337 – 10 Inspeção e manutenção Não 2001 - EN 1337 – 11 Transporte, armazenamento e instalação Não 1997 - Os projetos dos aparelhos de apoio são desenvolvidos de acordo com o conceito de estado limite, com particular ênfase no Estado Limite Último. Assim, esta norma segue a mesma linha de orientação que os Euro Códigos, nos quais se utiliza também a abordagem semi probabilística. A Norma define as características de resistência a que deve obedecer o aparelho de apoio e a partir daí é elaborado um projeto com recurso a coeficientes de segurança que são definidos de maneiras diferentes pelos diferentes estados membros. Para informações mais detalhadas sobre os passos a tomar desde o dimensionamento ate à manutenção dos diferentes tipos de aparelhos de apoio, recomenda-se a leitura da respetiva Parte da Norma EN 1337. Os pontos seguintes neste capítulo baseiam-se sobretudo na EN 1337 e nas referências bibliográficas (Oladimeji, F.A., 2012), (Freire, L.M.R., 2008), (Rossow, M., 2006), (European Commitee for Standardization, 2005), (VSL). 2.3 APARELHOS DE APOIO METÁLICOS Os aparelhos de apoio metálicos são o tipo mais antigo de aparelhos de apoio. O aço tornou-se durante muitos anos num material de excelência para o fabrico de aparelhos de apoio devido à sua abundancia e facilidade de obter e trabalhar, mas também devido às suas qualidades como matéria-prima, nomeadamente a elevada resistência, a ductilidade, a possibilidade de estabelecimento de ligações fortes através de soldadura, colagem ou vulcanização, a sua capacidade de fundição e a facilidade de efetuar ligas com outros materiais. Hoje em dia, associada a uma alta tecnologia, o aço permite satisfazer as exigências para que são solicitados os aparelhos de apoio das pontes rodoviárias (Freire, L.M.R., 2008). Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 10 Os tipos de aparelhos de apoio de aço mais comuns e que estão regulamentados na Norma EN 1337 são:  Aparelhos de apoio de rolete;  Aparelhos de apoio de pêndulo;  Aparelhos de apoio esféricos ou cilíndricos;  Aparelhos de apoio lineares fixos, unidirecionais ou multidirecionais. 2.3.1 APARELHOS DE APOIO DE ROLO OU ROLETE Os aparelhos de apoio de rolo ou de roletes são formados por um ou vários cilindros que rolam entre duas superfícies de rolamento sendo que a superfície inferior tem necessariamente de ser plana. Este tipo de aparelhos de apoio permite apenas pequenas rotações e as suas características estão reguladas no Capítulo 4 da Norma EN 1337 (Freire, L.M.R., 2008). A.1) APARELHOS DE APOIO DE ROLETE SIMPLES Os roletes dos aparelhos de apoio de rolete simples têm dimensões que variam entre os 150 mm e os 380 mm de diâmetro, sendo que, os cilindros maiores são menos suscetíveis de sofrer corrosão, mas por outro lado, têm mais facilidade em acumular sujidades nas áreas de contacto dos cilindros com a superfície plana o que dificulta a lubrificação destes aparelhos e ajuda a acelerar a sua deterioração. Usualmente este tipo de aparelhos de apoio apresentam um sistema de guia que restringe a possibilidade de deslocamento a uma direção. Além disso estão dotados de pinos que evitam que o rolo se desloque progressivamente para debaixo da ponte, conforme ilustra a figura 2.2 (Rossow, M., 2006). Figura 2.2: Aparelho de apoio de rolete simples com guia (fonte:(Oladimeji, F.A., 2012)) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 11 A.2) APARELHOS DE APOIO DE ROLETES MÚLTIPLOS Os aparelhos de apoio de roletes múltiplos (ver figura 2.3) começaram a ser utilizados no inicio do século XX e consistem num conjunto de rolos ou roletes, com diâmetros entre os 38 mm e os 55 mm. Este tipo de aparelhos de apoio são muitos suscetíveis de acumular poeiras entre os roletes dificultando a lubrificação destes, levando a um aumento da velocidade de corrosão podendo levar os aparelhos de apoio à rotura. Para evitar que isto suceda, os aparelhos de apoio devem ter uma manutenção cuidada e devem ser instaladas cortinas de proteção, por exemplo de neoprene (Rossow, M., 2006). A.3) APARELHOS DE APOIO DE ROLETES COM DENTES DE GUIAMENTO Este tipo de aparelhos de apoio são similares aos anteriormente expostos, estando dotados de roletes dentados que trabalham em cima de engrenagens, permitindo limitar os deslocamentos da obra de arte. 2.3.2 APARELHOS DE APOIO DO TIPO PÊNDULO Os aparelhos de apoio do tipo pêndulo ou balancete, utilizam o movimento pendular para permitir os deslocamentos. Podem suportar grandes cargas e ser utilizados em encontros em que aparelhos do tipo panela, esféricos ou outros tipos de aparelhos de grande capacidade não possam ser utilizados devido ao espaço limitado (Oladimeji, F.A., 2012). Figura 2.4: Aparelho de apoio de roletes com dentes de guiamento (fonte: www.maurer-soehne.com) Figura 2.3: Aparelho de apoio de roletes múltiplos (fonte:(Oladimeji, F.A., 2012)) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 12 Para permitir deslocamentos horizontais podem ser acoplados a este tipo de aparelhos elementos que permitam o seu deslocamento horizontal. Estes sistemas de guia são regulados pelo capítulo 2 da Norma EN 1337 e poderão ser unidirecionais ou multidirecionais. Os aparelhos de apoio do tipo pêndulo são regulamentados pelo capítulo 6 da Norma EN 1337 e podem ser de dois tipos: aparelhos de apoio de pêndulo com contacto linear e aparelhos de apoio de pêndulo com contacto pontual. B.1.) APARELHOS DE APOIO DE PÊNDULO COM CONTACTO LINEAR Consistem em aparelhos formados por pêndulos que podem ter diâmetros até aos 510 mm e são muito pesados e difíceis de manusear. Por este motivo, muitas vezes o pêndulo é cortado formando uma superfície parcialmente cilíndrica que rola sobre uma placa plana, permitindo a rotação em torno de um eixo paralelo ao eixo da superfície curva.(Freire, L.M.R., 2008, Rossow, M., 2006) B.2.) APARELHOS DE APOIO DE PÊNDULO COM CONTACTO PONTUAL Os Aparelhos de apoio de pêndulo com contacto pontual consistem em aparelhos formados por uma superfície esférica que rola sobre uma superfície esférica ou plana, e podem trabalhar invertidos. Estas superfícies esféricas quando apresentadas com um grande raio permitem apenas rotações. O facto de as superfícies onde rola o pêndulo serem esféricas torna o fabrico do aparelho de apoio muito mais caro, levando a que, hoje em dia quase não sejam fabricados. Estes aparelhos de apoio foram substituídos por aparelhos de neoprene cintado que são mais baratos e podem centrar melhor as cargas. Estes aparelhos de apoio possibilitam a realização de pilares ou apoios biarticulados, permitem rotações mais elevadas que as dos apoios com contacto linear e suportam forças na vertical, e na horizontal segundo as direções longitudinal e transversal. Por outro lado, não admitem deslocamentos segundo os eixos longitudinal e transversal e apenas deslocamentos reduzidos segundo a direção vertical. Figura 2.5: Aparelhos de apoio de pêndulo com contacto linear (fonte: (Oladimeji, F.A., 2012)) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 13 2.3.3 APARELHOS DE APOIO DESLIZANTES Os aparelhos de apoio deslizantes são os mais simples e são essencialmente utilizados, quando não combinados com outro tipo de aparelhos de apoio, em vãos menores que 12m. Estes aparelhos de apoio são constituídos por duas placas de superfície plana que deslizam uma sobre a outra permitindo deslocamentos de translação, mas não de rotação e são chumbadas ou soldadas à superestrutura e subestrutura. O que varia neste tipo de aparelhos de apoio é o método de lubrificação que tem vindo a evoluir ao longo dos anos. As placas deslizantes podem ser utilizadas isoladamente ou combinadas com aparelhos de apoio esféricos, de panela, de neoprene cintado, etc. C.1.) PLACAS DE AÇO LUBRIFICADAS As primeiras placas de aço lubrificadas consistiam em duas placas de aço com as superfícies polidas e a lubrificação entre elas era feita com recurso a gordura, grafite ou sebo. No entanto as poeiras aderiam a este lubrificantes e eventualmente feriam as placas que começavam a ser corroídas, levando ao bloqueio do aparelho de apoio. C.2.) PLACAS DE CHUMBO ENTRE PLACAS DE AÇO Mais tarde, foi inserida uma folha de chumbo entre as placas de aço evitando que a placa superior ficasse solidária com a placa inferior devido à corrosão. No entanto, a folha de chumbo tinha tendência a deslizar para fora do aparelho, o que diminuía muito a eficiência da solução. C.3.) PLACAS DE BRONZE O bronze foi aplicado com o mesmo intuito que o chumbo tendo a agravante que, por ser um metal mole, se deformava e ficava gasto ao fim de algum tempo, diminuindo assim a capacidade de deslocamento dos aparelhos de apoio. Figura 2.6: Aparelho de apoio deslizante com placas de aço lubrificadas Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 14 C.4.) APARELHOS DE APOIO AUTO-LUBRIFICANTES Mais tarde, começaram a ser utilizados materiais auto-lubrificantes como placas de grafite cravadas numa das placas de aço ou folhas de alcatrão. C.5.) PTFE SOBRE AÇO INOXIDÁVEL A tecnologia mais recente para permitir um deslizamento eficaz e duradouro entre placas é o PTFE, composto quimicamente conhecido por Politetrafluoretileno e comercialmente conhecido por Teflon. Tem o menor coeficiente de fricção de todos os materiais comummente disponíveis. A folha de Teflon desliza sobre uma folha de aço inoxidável, soldada a uma das placas da obra de arte ou do aparelho de apoio. Figura 2.7: Aparelho de apoio deslizante com placas de bronze Figura 2.8: Aparelhos de apoio deslizante auto-lubrificante Figura 2.9: Aparelho de apoio deslizante com PTFE sobre aço inoxidável (fonte: www.structuralbearingpads.vossengineering.com) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 15 2.3.4 ARTICULAÇÕES METÁLICAS As articulações metálicas, apesar do seu desuso e de não estarem reguladas na Norma EN1337, são consideradas aparelhos de apoio metálicos. Estes permitem movimentos rotacionais impossibilitando ao mesmo tempo movimentos longitudinais. No fundo, estes aparelhos consistem numa chapa que roda em torno de um eixo formando uma articulação metálica simples. Em situações específicas estes aparelhos são anexados a aparelhos de apoio de roletes para possibilitar deslocamentos longitudinais (Freire, L.M.R., 2008). 2.3.5 VANTAGENS E DESVANTAGENS DE APARELHOS DE APOIO METÁLICOS As principais vantagens e desvantagens dos aparelhos de apoio metálicos podem ser sumariamente resumidos da seguinte forma: a) Vantagens:  São soluções económicas que não necessitam de grande tecnologia para serem executadas;  São fáceis de instalar;  São instaláveis em locais de difícil acesso ou com pouco espaço para aplicação. b) Desvantagens:  Falhas nas conceções e componentes de ancoragem (rebites, parafusos, porcas) que impedem os deslocamentos e o corte;  Alguns elementos requerem lubrificação e sofrem desgaste se não forem corretamente lubrificados;  Desgaste do aço;  Sofrem inclinação quando submetidos a grandes cargas;  Como todos os elementos são feitos de aço existe um grande problema de durabilidade, ferrugem e corrosão que leva a restrições no movimento;  Fendilhação das superfícies de aço (Oladimeji, F.A., 2012). Figura 2.10: Articulação metálica (fonte: www.tatasteelconstruction.com) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 22 Os aparelhos de apoio de panela têm como vantagens:  Suportar grandes cargas verticais não necessitando para isso de um grande espaço;  São seguros e fáceis de manusear;  O design é simples o que permite a produção em cadeia;  Gera menos força em elasticidade comparado com outros tipos de aparelhos;  Distribui as cargas de forma uniforme pela estrutura devido à pressão hidrostática gerada nos aparelhos;  É uma boa solução técnica quando se pretende uma grande capacidade de deslocamento e de suporte de cargas. Os aparelhos de apoio de panela têm como desvantagens:  Capacidade de rotação diminuta;  Baixa tolerância no fabrico, implicando controlo de qualidade elevado e tecnologia avançada;  Custo comparativamente alto uma vez que envolvem alta tecnologia. 2.5.3 APARELHOS DE APOIO DE PANELA DESLIZANTES OU ELETRÓNICOS Os aparelhos de apoio do tipo panela podem também ter outras funcionalidades que não as habituais. Há aparelhos de apoio de panela utilizados para fazer deslizar tabuleiros de obras de arte recorrendo ao método construtivo por deslocamentos sucessivos, e há também aparelhos de apoio dotados de sistemas eletrónicos que permitem monitorizar cargas verticais (VSL). 2.6 APARELHOS DE APOIO CILÍNDRICOS OU ESFÉRICOS COM PTFE Os aparelhos de apoio cilíndricos ou esféricos foram concebidos para suportar grandes cargas verticais, horizontais e laterais, e também rotações. São formados por uma superfície cilíndrica ou esférica convexa que rola em cima de uma superfície côncava. Ambas as superfícies devem estar lubrificadas, habitualmente com PTFE, para assegurar a facilidade de deslizamento e a distribuição uniforme das cargas. As camadas onde ocorre o deslocamento são de cromio duro ou de aço austenítico. Figura 2.20: Aparelhos de apoio para deslocamentos sucessivos e para monitorizar cargas verticais(fonte:www.agom.it) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 23 Figura 2.21: Aparelhos de apoio esféricos: constituição e montagem (fonte: www.mageba.com) Tal como os aparelhos de apoio de panela podem ser fixos, unidirecionais ou multidirecionais, sendo o seu travamento feito ou por guias no prato superior do aparelho ou por uma calha. 2.6.1 VANTAGENS E DESVANTAGENS DE APARELHOS DE APOIO CILÍNDRICOS OU ESFÉRICOS COM PTFE Os aparelhos de apoio cilíndricos ou esféricos têm como vantagens:  São fáceis de instalar e de substituir;  Não necessitam de muita manutenção;  Permitem grandes rotações quando comparados com os aparelhos de apoio de panela, o que os torna ideais para obras de arte sujeitas a forças de torção, como acontece em tabuleiros em curva;  Não tem os problemas dos aparelhos de apoio de elastómero ou de panela com os componentes de elastómero, uma vez que não utiliza neoprene ou borracha;  Não perdem as suas capacidades quando submetidas a baixas temperaturas até aos - 50º;  Aplicáveis em estruturas que suportam grandes cargas verticais, grandes deslocamentos por ação do tráfego e que necessitam de movimentos rápidos dos aparelhos de apoio, como por exemplo as pontes para linhas de alta velocidade. Os aparelhos de apoio de panela têm como desvantagens:  São caros devido à alta tecnologia envolvida na sua construção;  Desgaste do PTFE;  Corrosão da placa de aço austenítico. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 24 2.7 APARELHOS DE APOIO SÍSMICOS Em zonas geográficas com grande atividade sísmica devem ser adotadas soluções técnicas que permitam que as forças induzidas pelo sismo na estrutura sejam absorvidas. Atualmente são utilizados aparelhos de apoio antissísmicos e aparelhos de apoio antissísmicos com aparelhos oleodinâmicos acoplados. 2.7.1 APARELHOS DE APOIO ANTISSÍSMICOS Os aparelhos de apoio isoladores de sismos são aparelhos de apoio de elastómero cintado com um cilindro de chumbo no centro do aparelho de apoio (ver figura 2.22) que permite a dissipação de energia por amortecimento. Estes aparelhos de apoio foram concebidos principalmente para estruturas que, quando submetidas a grande atividade sísmica, têm de se manter em condições de pleno funcionamento, como por exemplo os hospitais, as centrais elétricas, as salas de controlo ou obras de arte de acessos primários. Figura 2.22: Aparelhos de apoio de neoprene cintado antissísmicos (fonte: www.agom.it) Figura 2.23: Aparelhos de apoio de neoprene cintado antissísmicos com núcleo de chumbo (fonte: www.agom.it) O modo de funcionamento destes aparelhos de apoio consiste em reduzir a energia sísmica transferida às estruturas, através da permissão de movimentos relativos da estrutura relativamente ao solo, permitindo assim o aumento do período da onda sísmica de 0,3 a 1 segundos para 2 a 3 segundos, reduzindo a aceleração do movimento sísmico induzido no edifício como evidencia a figura 2.24: Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 25 Figura 2.24: Relação da aceleração do movimento sísmico com o período da onda sísmica (adaptado de fonte: www.agom.it) 2.7.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS APARELHOS DE APOIO ISOLADORES SÍSMICOS Os aparelhos de apoio isoladores sísmicos têm como vantagens:  Boa capacidade de dissipação de energia devido à diminuição da aceleração por aumento do período da onda sísmica;  Reduzem o deslocamento horizontal da estrutura;  Boa capacidade elástica para voltar à posição inicial. Os aparelhos de apoio isoladores sísmicos têm como desvantagens:  Envelhecimento e consequente degradação da borracha;  Congelamento e enrijecimento da borracha quando submetida a baixas temperaturas, provocando o mau funcionamento do aparelho;  Grandes deslocamentos laterais podem levar à degradação do aparelho de apoio e consequentemente da infraestrutura à qual estão acoplados. 2.7.3 APARELHOS DE APOIO ANTISSÍSMICOS COM APARELHOS OLEODINÂMICOS ACOPLADOS Aos aparelhos de apoio antissísmicos podem ser acoplados (figura 2.25), ou então exteriormente combinados, dois tipos de aparelhos oleodinâmicos: os transmissores de choque e os amortecedores hidráulicos. Período (Segundos) Aceleração Aumento do Período Aumento do amortecimento Amortecimento Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 26 Estes aparelhos são constituídos por um cilindro, dividido por um pistão com um pequeno orifício que permite a passagem do óleo de uma câmara para a outra, como evidencia a figura 2.26. Os aparelhos oleodinâmicos transmissores de choque, são dispositivos hidráulicos que ligam estruturas que têm capacidade de movimento, umas em relação às outras. Dependendo da velocidade do movimento, o transmissor de choque reage com uma força correspondente. Em casos de movimentos lentos provocados, por exemplo, pela retração ou fluência, o óleo tem capacidade para passar de uma câmara para a outra, não induzindo uma força significativa. Por outro lado, se for induzida na estrutura uma aceleração súbita, por exemplo devido a um sismo ou à travagem de um veículo, o óleo não terá capacidade para passar de uma câmara para a outra, levando o aparelho oleodinâmico a funcionar como um elemento rígido. Os aparelhos oleodinâmicos amortecedores hidráulicos, são semelhantes aos transmissores de choque mas têm uma câmara exterior para receber o óleo que se encontra dentro da câmara (figura 2.27). Assim, quando a obra de arte é submetida a movimentos lentos, o óleo hidráulico passa de uma câmara para a outra. Por outro lado, quando a obra de arte é submetida a movimentos rápidos, os movimentos relativos entre as duas partes da estrutura são transmitidos por uma força constante. Isto acontece devido a um mecanismo que abre uma válvula no interior da câmara principal, deixando o óleo passar para a câmara exterior, garantindo assim que a força é independente da energia transmitida à obra de arte. Figura 2.25: Aparelho de apoio antissísmicos com aparelhos oleodinâmicos acoplados ( fonte: www.agom.it) Figura 2.26: Aparelho oleodinâmico (adaptado de www.mageba.com) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 27 Os aparelhos oleodinâmicos podem ser instalados separadamente dos aparelhos de apoio, tal como ilustra a figura 2.28. 2.7.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS APARELHOS OLEODINÂMICOS Os Aparelhos oleodinâmicos têm como vantagens:  Controlo dos movimentos estruturais durante cargas dinâmicas como sismos ou travagens de veículos e possibilidade de otimizar a distribuição de forças dinâmicas na estrutura;  Grande espectro de aplicação com possibilidade de adaptar as características dos aparelhos aos requisitos de força e deslocamento;  Fáceis de instalar e de substituir;  Funcionam num grande espectro de temperaturas. Os Aparelhos oleodinâmicos têm como desvantagens:  Aparelhos de grande custo;  Necessidades de manutenção do sistema hidráulico. Figura 2.27: Aparelho oleodinâmico amortecedor hidráulico (fonte: www.agom.it) Figura 2.28: Aparelhos oleodinâmicos montados num encontro (fonte: www.agom.it) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 28 Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 29 3 JUNTAS DE DILATAÇÃO 3.1 INTRODUÇÃO As juntas de dilatação em obras de arte são elementos deformáveis, localizados entre dois elementos estruturais, por exemplo, entre o tabuleiro e o encontro, ou entre dois tabuleiros, e que têm como principal função garantir movimentos relativos entre as duas partes da estrutura em condições de segurança, comodidade e durabilidade (Lima, J.M., 2006). Os movimentos relativos suportados pelas juntas de dilatação dependem: da extensão da obra de arte, do arranjo dos apoios, da localização, da geometria e podem ser de várias origens. Os movimentos do tabuleiro no seu plano pode ter origem: nos fenómenos de retração ou fluência, na variação de temperatura; na ação de arranque e frenagem; na força centrífuga; na ação do vento ou de um sismo. Os movimentos na direção normal ao tabuleiro podem ter origem: na flexão do tabuleiro provocada por sobrecargas; no gradiente térmico vertical; na inclinação de um tabuleiro; no assentamento de fundações, no levantamento do tabuleiro para manutenção dos aparelhos de apoio; na ação do vento e dos sismos. 3.2 TIPOS DE CLASSIFICAÇÃO E REGULAMENTAÇÃO DE JUNTAS DE DILATAÇÃO Apesar de em alguns países haver alguma regulamentação, ou de haver algum guia prático recomendado para a fabricação e instalação de juntas de dilatação, o Comité Europeu de Normalização e os fabricantes Aparelho de apoio Tabuleiro Junta de dilatação Encontro Figura 3.1: Esquema de um encontro com aparelho de apoio e junta de dilatação (corte vertical) (adaptado de www.steelconstruction.info) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 30 destes elementos estruturais ainda não entraram em acordo com vista à produção de uma norma europeia harmonizada sobre o tema. Como actualmente em Portugal não há nunhum fabricante de juntas de dilatação, as juntas comercializadas no país seguem as regras dos países nos quais são produzidas. No Reino Unido, para o fabrico e instalação de juntas de dilatação é seguido o Volume 2, Secção 3, Partes 6 e 7 do “ Design Manual for Roads and Bridges – Expansion joints for use in highway bridge decks”. Este código (manual de boas práticas) estabelece requisitos gerais, critérios de projeto e cargas a considerar e ainda uma classificação do tipo de juntas de dilatação que define os valores máximos para os movimentos longitudinais e verticais em estado limite de serviço (The Highways Agency, 1994). Em França é seguido o SETRA, Serviço de Estudos Técnicos de Estradas e Auto-Estradas, que emite informações técnicas sobre cada junta, a pedido externo, que funciona como homologação informando sobre o campo de aplicação e condições de utilização. Tem também uma classificação das juntas de dilatação que se orienta pelo tipo de obra de arte (SETRA, 1987). Em Espanha, a Asociación Técnica de Carreteras publicou um documento chamado “Juntas para puentes de carreteras – consideraciones práticas” que estabelece requisitos de instalação, durabilidade, as patologias, a manutenção e a homologação, além de apresentar uma classificação de juntas de dilatação, apresentada por tipos (Asociación Técnica de Carreteras, 2003). Nos restantes países europeus é prática comum considerar que os requisitos de estado limite de serviço e condições de fabricação, instalação e manutenção das juntas de dilatação são similares às descritas na Norma EN 1337, destinada a aparelhos de apoio elastoméricos. Nos Estados Unidos da América e em outros paises como o México é seguido o “Bridge Design Manual” editado pelo Departamento de Transporte do Estado de Washington. Neste documento é estabelecida também uma classificação de juntas de dilatação baseada na amplitude dos movimentos horizontais (Washington State Department of Transportation, 2005). Os pontos seguintes neste capítulo baseiam-se sobretudo nas referências bibliográficas (Lima, J.M., 2006), (Asociación Técnica de Carreteras, 2003), (Lima, J.M.B., Jorge de, 2009a). 3.3 CARACTERIZAÇÃO DA TIPOLOGIA ADOTADA Após consulta a bibliografia anteriormente referenciada, e tendo verificado que os diferentes autores e normas dividem de forma diferente os tipos de juntas de dilatação, optou-se por adotar para a presente tese a tipologia seguida por (Lima,2006 [1]) e por (Dornsife, 2000 [9]) que apresentam as juntas por ordem crescente de amplitude de deslocamento. 3.3.1 JUNTAS ABERTAS As juntas abertas são caracterizadas por não ter o gap entre o encontro e o tabuleiro totalmente por preencher. Tal como evidencia a figura 3.2, este tipo de junta é constituído apenas por um reforço metálico do tipo cantoneira ancorado ao betão e reforçado com uma armadura suplementar. Em certos casos, a junta pode ser preenchida com um material compressível, como por exemplo cortiça ou poliestireno expandido. Esta solução foi utilizada durante muito tempo, quando as soluções préfabricadas ainda não existiam (Lima, J.M., 2006). Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 31 Este tipo de juntas pode ser instalado em juntas fixas com deslocamentos muito pequenos e em qualquer tipo de vias, nomeadamente autoestradas com tráfego intenso. A norma britânica BD 33/94 estabelece como dimensão máxima de abertura para este tipo de junta 65 mm (Lima, J.M.B., Jorge de, 2009a). Figura 3.2: Junta de dilatação aberta (adaptado de www.wbacorp.com) Vantagens e desvantagens das juntas abertas As juntas abertas têm como vantagem:  Baixa necessidade de manutenção devido à simplicidade da sua constituição. As juntas abertas têm como desvantagem:  A total permeabilidade obriga à montagem de sistemas de drenagem complementar;  Desconfortável para os utentes da via em casos de grandes aberturas entre cantoneiras;  Perigo acrescido para os motociclos devido ao ressalto proporcionado pela descontinuidade da junta. Figura 3.3: Junta de dilatação aberta a ser montada Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 38 Um segundo caso é destinado a substituições. Nestas os perfis e respetivos conectores são instalados numa banda de transição ao nível do pavimento. No caso de a junta ser um elemento rígido de elastómero armado, as bandas flexíveis constituem uma só peça com esses blocos, como evidencia a figura 3.11. Nestes casos a continuidade com o pavimento é garantida através de bandas de transição em argamassa apropriada. Relativamente às amplitudes de deslocamentos das juntas de bandas flexíveis de elastómero, esta permite deslocamentos horizontais até ± 50 mm e amplitudes de deslocamentos verticais até ± 10 mm. Em termos de viés, o ângulo máximo recomendável para este tipo de juntas varia entre os 30º no caso de bordos de elastómero e 45º no caso de bordos metálicos (Lima, J.M., 2006, Lima, J.M.B., Jorge de, 2009a). A Associación Técnica de Carreteras prevê um comprimento de influência no caso de juntas com perfis metálicos de 60 m no caso de pontes de betão armado pré-esforçado, 100m em caso de estruturas mistas e até 125 m no caso de pontes metálicas. Para juntas com bordos de elastómero são considerados valores um pouco maiores: 90 m, 140 m e 175 m respetivamente (Asociación Técnica de Carreteras, 2003). Vantagens e desvantagens das bandas flexíveis de elastómero As bandas flexíveis de elastómero têm como vantagens:  Ser aplicáveis em pontes com tráfego intenso e pesado no caso das de perfil metálico;  Os custos de instalação das juntas de bandas flexíveis de elastómero são moderados. As bandas flexíveis de elastómero têm como desvantagens: Figura 3.11: Junta de dilatação com banda de elastómero (fonte: www.wbacorp.com) Figura 3.10: Junta com perfil metálico com ancoragem (Fonte: www.mageba.net) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 39  Os custos de manutenção deste tipo de juntas são maiores nas bandas com bordos de elastómero e com bandas de transição;  Relativamente à impermeabilidade nas juntas de bandas flexíveis com bordos de elastómero, esta não é assegurada pelo que é necessária a montagem de um sistema de drenagem de águas;  São juntas com níveis de ruído médio. 3.3.7 PLACAS METÁLICAS DESLIZANTES São juntas de dilatação constituídas por duas placas metálicas que deslizam uma sobre a outra, e que estão ancoradas à estrutura, uma ao encontro e outra ao tabuleiro, como ilustra a figura 3.12. A placa superior está nivelada com o pavimento e a zona de encaixe pode ser linear ou dentada. As placas metálicas podem eventualmente ser revestidas com uma camada de elastómero, para aumentar a aderência da junta. (Dornsife, R.J., 2000, Malla, R.B., Ph.D., 2003) Figura 3.12: Desenho de junta de placas metálicas deslizantes (fonte: www.arzuiktusico.fm.alibaba.com) Figura 3.13: Junta de placas metálicas deslizantes Sentido do tráfego Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 40 A conceção deste tipo de juntas é semelhante à que se utiliza em tapa-juntas e nos separadores do tipo New Jersey (Lima, J.M.B., Jorge de, 2009a). No que toca à instalação da junta, no caso de não haver dentes de encaixe, é impreterível que a junta seja montada de tal forma que o veículo entre em contacto com a placa superior em primeiro lugar e só depois com a placa inferior. As juntas de placas metálicas deslizantes foram concebidas para obras de arte com tráfego ligeiro ou médio ou para pontes pedonais. Relativamente aos deslocamentos horizontais, estes são permitidos até ± 500 mm. No entanto, em situações normais, só são utilizadas até aos ± 50 mm. Os deslocamentos verticais não deverão ultrapassar os 3 mm (Lima, J.M., 2006). As placas metálicas deslizantes têm como desvantagens:  São juntas de dilatação permeáveis, pelo que têm de utilizar uma tela de escoamento de água sob as placas deslizantes;  Relativamente às necessidades de manutenção, estas juntas necessitam de regular limpeza das superfícies de deslizamento, uma vez que a acumulação de detritos pode originar o bloqueio da junta e subsequente deformação superior. 3.3.8 JUNTAS DE ELASTÓMERO ARMADO Este tipo de juntas é o mais utilizado hoje em dia, uma vez que é utilizável em obras de arte com deslocamentos médios a grandes e com qualquer tipo de tráfego. As juntas de dilatação de elastómero armado são formadas por blocos prismáticos de neoprene com chapas metálicas dispostas horizontalmente, que lhe conferem rigidez e resistência. As juntas de dilatação são recortadas de forma a permitir a deformação da junta. Existem habitualmente dois tipos de juntas de dilatação de elastómero: as de corpo simples, para deslocamentos pequenos e de corpo duplo, para deslocamentos maiores. As diferenças entre estes dois tipos estão evidenciadas na figura 3.14. Figura 3.14: Juntas de dilatação de corpo simples e de corpo duplo (Fonte: (Lima, J.M., 2006)) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 41 As juntas de dilatação de elastómero armado são instaladas em cima de uma mesa, efetuada com uma argamassa tipo grout de cura rápida, e de alta resistência. Alguns fabricantes sugerem a colocação de uma chapa de aço inox para evitar o desgaste do elastómero da parte inferior da junta. Para fazer a ligação da junta à estrutura, esta está preparada com alvéolos de forma oval o que permite que a colocação dos pernos de aparafusamento à estrutura não coincida com as armaduras passivas. Depois de feita a furação, os pernos são inseridos numa resina epóxi de cura rápida (como bucha química), e são depois apertados e selados com tampões de um material elástico que evita a oxidação dos pernos e facilita futuras manutenções (AGOM, 2013b, Lima, J.M., 2006). Lateralmente, as juntas são ligadas ao pavimento através de bandas de transição (ver figura 3.15) efetuadas com uma argamassa com fibras de aço ou de vidro. Estas bandas de transição podem ser armadas com aço que conecta a banda à estrutura. Em termos de amplitudes de deslocamentos horizontais estas juntas podem ir de 20 mm até aproximadamente 350 mm (Lima, J.M., 2006). Devido à sua constituição, este tipo de juntas tem uma elevada rigidez, superior à das juntas compostas (apresentadas no Capítulo 3.2.10). Esta rigidez tem consequências nos esforços de tração e compressão para os quais a estrutura e os pernos de ancoragem devem ser dimensionados. Vantagens e desvantagens das juntas de elastómero armado As juntas de elastómero armado têm como vantagens:  No que toca ao viés, não têm praticamente limitações;  Têm uma durabilidade muito grande, desde que corretamente instaladas e mantidas; Figura 3.15: Junta de elastómero armado Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 42  A sua instalação e substituição é facilitada por ser fabricada em módulo iguais, normalmente de 1 ou 2 m e com um sistema de encaixe;  As condições de aderência são boas, devido às características do elastómero e devido à textura que lhe é conferida pelo desenho da própria junta;  São consideradas bastante impermeáveis; no entanto, é aconselhável a instalação de uma tela de drenagem de águas, preferencialmente até à berma. As juntas de elastómero armado têm como desvantagens:  Ter uma emissão de ruído considerada média, mas que aumenta com o crescimento da largura da junta;  Este tipo de juntas muitas vezes implica a instalação de peças especiais de remate nos lancis dos passeios e nos separadores centrais, por motivos de segurança e de escoamento de águas. 3.3.9 PENTES METÁLICOS EM CONSOLA Este tipo de junta é constituído por dois pentes, um fixo ao encontro e outro ao tabuleiro, que se encaixam um no outro quando a junta fecha. Funcionam como consolas e são normalmente fornecidos em módulos de 1 m de largura. Os dentes podem ter forma triangular, o que ajuda a uma melhor adaptação a movimentos transversais do tabuleiro, ou podem ter uma forma retangular, conhecidas como juntas em dedos (ver figura 3.16). Figura 3.16: Junta de dilatação de pentes metálicos e de dedos metálicos (fonte: www.mageba.net) A fixação destes módulos de junta é feita habitualmente através de ancoragens pré-esforçadas em quantidade e dimensão, proporcional ao tamanho da junta e ao tipo de tráfego a suportar. Para evitar a entrada de areias no meio dos dentes e para permitir uma melhor impermeabilidade, algumas destas juntas têm uma secção de elastómero entre os dois pentes, como ilustra a figura 3.17. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 43 Estas juntas são normalmente aplicadas em pontes extensas, com grande distância entre juntas, e em estradas com tráfego pesado. As juntas em dentes são normalmente utilizadas para deslocamentos de grande amplitude (± 500 mm) (Lima, J.M.B., Jorge de, 2009a). Relativamente a deslocamentos transversais, estes são muito limitados uma vez que os dentes não lhes permitem esses movimentos. Vantagens e desvantagens das juntas de pentes metálicos em consola As juntas de pentes metálicos em consola têm como vantagens:  Quanto ao viés, desde que não haja erros na disposição dos dentes, estas juntas suportam grandes valores;  Deslocamentos verticais grandes podem ser perigosos para os utentes, principalmente para os motociclos, uma vez que se cria uma saliência na junta;  A substituição dos módulos deste tipo de junta é relativamente fácil sendo, no entanto, necessário algum cuidado com o encaixe dos dentes e das ancoragens; Estas substituições tendencialmente danificam o betão que terá de ser posteriormente reparado com um grout de selagem. As juntas de pentes metálicos em consola têm como desvantagens:  Apesar da sua conceção simples, este tipo de junta tem um custo de instalação elevado;  Exigem uma necessidade constante de limpeza dos espaços entre os dentes para que estes não bloqueiem ou partam; isto repercute-se num custo de manutenção relativamente elevado;  A sua superfície metálica tem um baixo nível de aderência e não permite grandes raios nas curvas, o que representa um risco de acidente acrescido principalmente para os motociclos;  Relativamente à impermeabilização, estas juntas necessitam de uma tela de drenagem de águas ou de uma caleira, fixa após a montagem da junta em determinados pontos através de perfis metálicos (Lima, J.M., 2006, Malla, R.B., Ph.D., 2003). Figura 3.17: Neoprene para impermeabilização (fonte: www.mageba.net) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 44 3.3.10 JUNTAS DE ELASTÓMERO ARMADO COMPOSTAS As juntas de elastómero armado compostas (ver figura 3.17), que surgem como uma variante às juntas de elastómero armado para maiores deslocamentos, consistem na combinação de um módulo rígido de elastómero armado ou de aço galvanizado, com um ou dois módulos deformáveis de elastómero simples ou armado, dependendo dos fabricantes e da dimensão de junta. Os módulos rígidos são colocados na zona do gap, e os módulos deformáveis são colocados ou só do lado do tabuleiro para deslocamentos menores ou no tabuleiro e no encontro no caso de deslocamentos maiores. Os módulos rígidos estão habitualmente suspensos em cima de pequenos blocos de neoprene aos quais estão fixados e que lhes permite o deslocamento. Os módulos deformáveis, em alguns casos, para que lhes seja permitido o deslocamento, assentam em cima de placas de aço inoxidável e são fixados à estrutura com recurso a pernos selados no betão estrutural com uma resina epóxi. É também comum que, para evitar o levantamento da junta, estes módulos estejam ligados à estrutura por barras transversais que funcionam como guias (Lima, J.M., 2006). Estas juntas são normalmente aplicadas em pontes extensas e têm uma amplitude máxima de deslocamento horizontal de 1600 mm. Em termos de viés são limitadas, não devendo ultrapassar os 30º (Lima, J.M.B., Jorge de, 2009a). Vantagens e desvantagens das juntas de elastómero armado compostas As juntas de elastómero armado compostas têm como vantagens:  Suportar as condições de tráfego mais exigentes;  Habitualmente os módulos têm 1 m de comprimento, o que facilita futuras manutenções;  Desde que corretamente montadas são juntas com grande durabilidade;  Este tipo de juntas, tal como as juntas de elastómero armado, têm boa aderência e apesar de o elastómero ser impermeável é aconselhada a instalação de uma tela de drenagem de águas. Figura 3.18: Junta de dilatação de elastómero armado composta Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 45 As juntas de elastómero armado compostas têm como desvantagens:  O custo de instalação ser elevado uma vez que habitualmente exigem adaptações dos muros estribo dos encontros;  Devido ao seu peso, obrigam à utilização de meios mecânicos para a montagem;  São juntas de dilatação com um nível de emissão de ruído considerado alto (Lima, J.M., 2006). 3.3.11 PLACAS METÁLICAS COM ROLETES As juntas metálicas com placas de roletes, como ilustra a figura 3.19, são constituídas por duas placas metálicas revestidas de elastómero e fixas uma ao encontro e outra ao tabuleiro que deslizam sobre outras placas que se mantêm na zona neutra da junta. Estas juntas não têm desnível entre as placas fixas e as deslizantes, uma vez que o movimento é efetuado através de um sistema de rampa, com recurso a roletes que permite a reentrada das placas inferiores ao nível das exteriores. Este tipo de juntas permite deslocamentos até aos 3000 mm, e não apresenta qualquer tipo de limitação relativamente ao tipo e intensidade de tráfego. Vantagens e desvantagens das juntas de placas metálicas com roletes As juntas de placas metálicas com roletes têm como vantagens:  Ter uma rigidez elevada devido aos seus módulos metálicos mas, por outro lado, têm tendência para a oxidação, e têm um nível de ruído muito alto, possivelmente o maior de todos os tipos de junta;  Por serem revestidas a elastómero, as juntas de dilatação metálicas com roletes têm boa aderência;  Durabilidade muito elevada. As juntas de placas metálicas com roletes têm como desvantagens: Figura 3.19: Junta de dilatação de placas metálicas com roletes (Fonte:(Lima, J.M., 2006)) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 46  Ser de dimensão elevada quando comparadas com outras juntas para as mesmas amplitudes de deslocamentos;  As juntas metálicas sobre roletes têm um custo elevado;  Relativamente à permeabilidade, não é possível evitar a entrada de água que é conduzida pelas rampas para as vigas de suporte dos painéis deslizantes; É então instalado um sistema de drenagem de águas nas próprias vigas, com recurso a uma pendente criada na viga e à instalação de uma pingadeira ou uma caldeira para a drenagem geral das águas (Lima, J.M., 2006, Lima, J.M.B., Jorge de, 2009a). 3.3.12 JUNTAS MODULARES As juntas modulares são constituídas por um conjunto de perfis de elastómero alternados com perfis metálicos de aço, que assentam e deslizam sobre vigas metálicas transversais à junta, conforme pode ser visualizado na figura 3.20. Estas vigas estão apoiadas em cada bordo da junta em elementos chamados caixas de deslocamento. (Malla, R.B., Ph.D., 2003) Esta combinação revela-se eficaz uma vez que os perfis metálicos garantem a resistência da junta à passagem de veículos e os perfis elastoméricos garantem a deformação da junta. Para que as aberturas e fecho dos perfis elastoméricos sejam uniformes, estas juntas possuem dispositivos mecânicos ou elásticos, tal como ilustra a figura 3.21. Figura 3.20:Junta modular com perfis metálicos e de elastómero (Fonte: www.mageba.net) Figura 3.21: Dispositivos mecânicos para uniformizar deslocamentos (fonte: www.mageba.net) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 47 As juntas de dilatação modulares são destinadas a obras de arte com deslocamentos de grandes amplitudes e com movimentos complexos verticais ou horizontais. Dependendo do fabricante, estas juntas podem suportar deslocamentos horizontais com amplitude até ± 1200 mm e com deslocamentos verticais de ± 20 mm. Em termos de viés, estas juntas permitem um ângulo até aos 45º. Vantagens e desvantagens das juntas modulares As juntas modulares têm como vantagens:  A grande capacidade para acomodar ao mesmo tempo deslocamentos nos vários eixos e rotação;  Relativamente à sua durabilidade, as juntas modulares são robustas e aguentam até aos 25 anos, desde que bem instaladas e mantidas;  As juntas podem ser consideradas impermeáveis uma vez que a combinação do elastómero com os perfis metálicos a faz funcionar como um conjunto único. As juntas modulares têm como vantagens:  Ter um custo elevado, tanto de instalação como de manutenção, devido às suas dimensões e à sua complexidade de movimento;  Relativamente à emissão de ruído, estas juntas caracterizam-se por ter emissões muito altas; Para diminuir esta desvantagem são propostas pelos fabricantes algumas soluções como placas de lã de rocha debaixo da junta, para minimizar o ruido projetado para baixo, e também a modificação da superfície de contacto, ver figura 3.23. (Lima, J.M., 2006, Lima, J.M.B., Jorge de, 2009a) Figura 3.23: Pavimento especial para redução de ruído (Fonte: www.maurer-soehne.com) Figura 3.22: Capacidade de movimento multidirecional Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 54 Figura 4.6: Aparelho de apoio antissísmico e aparelho de apoio horizontal (www.agom.it) Figura 4.7: Junta de dilatação para rodovia e junta de dilatação para ferrovia (www.agom.it) 4.2.3 ENNIS-FLINT A Ennis-Fint, novo nome da empresa inglesa Ennis Prismo, é uma empresa que produz e comercializa produtos relacionados com segurança rodoviária e que está presente na América do Norte, Central e do Sul, na Europa, na Ásia do Pacífico, no médio oriente e em África (Ennis-Flint). A empresa tem várias áreas de comércio, tais como:  Marcação de estradas;  Vedantes para fissuras em pavimentos;  Pisos de grande fricção;  Juntas de dilatação não-aparentes para obras de arte;  Pintura de linhas de tráfego;  Pintura e manutenção de marcações em aeroportos;  Refletores de sinalização rodoviários;  Produtos relacionados com o tráfego (Ennis-Flint). 4.3 ÂMBITO – CARACTERIZAÇÃO TÉCNICA DOS PRODUTOS COMERCIALIZADOS PELA MOTA-ENGIL ENGENHARIA E CONSTRUÇÃO - PRÉ-ESFORÇO (MEEC-PE) Em Portugal a Agom está representada pela MEEC-PE sendo que esta faz a sua comercialização, aplicação e manutenção. De todos os produtos fabricados pela empresa a MEEC-PE comercializa essencialmente juntas de dilatação aparentes de várias amplitudes e aparelhos de apoio de elastómero simples, elastómero cintado e do tipo “pot bearing”. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 55 4.3.1 JUNTAS DE DILATAÇÃO APARENTES UTILIZADAS PELA MEEC-PE - AGOM A.) CARACTERIZAÇÃO TÉCNICA - JUNTAS DE DILATAÇÃO PARA AUTOESTRADAS – AGFLEXJ & AGFLEX BJ As juntas de dilatação Agom AGFLEXJ estão concebidas para comportar deslocamentos de amplitudes até aos 330 mm entre a obra de arte e os encontros e suportam rotação entre as partes da estrutura em qualquer direção. Apesar de não estar catalogado, é possível adaptar este tipo de juntas a outras amplitudes caso seja necessário. As juntas de dilatação Agom são aplicáveis a obras de arte em betão armado mas também podem ser instaladas em estruturas metálicas. As juntas de dilatação AGFLEXJ têm como principais características: uma grande resistência à corrosão devido à completa proteção dos materiais corrosíveis com uma capa de borracha patente na figura 4.8, um baixo impacto sonoro devido à cobertura de borracha da junta, um sistema de montagem fácil de aplicar devido ao seu encaixe macho-fêmea, como é possível verificar na figura 4.8, e devido ao facto de serem fornecidos em elementos de um ou dois metros (AGOM, 2013b). Figura 4.8: Corte de uma junta de dilatação AGFLEXJ instalada (fonte: (AGOM, 2013b)) Figura 4.9: Encaixe de uma junta de dilatação AGFLEXJ (www.agom.it) Caracterizam-se por ter uma grande resistência à água devido às suas ranhuras transversais e longitudinais que conduzem a água para as bermas da estrada e, além disso, conferem uma melhor aderência do veículo ao piso. As juntas de dilatação estão reforçadas com placas de aço e são constituídas por borracha antiabrasiva de forma a suportar veículos pesados sem grandes deformações da junta; não se danificarem com o derrame de óleos e combustíveis dos veículos; resistir à constante exposição solar e variações de temperatura. Na figura 4.10 é possível observar que as juntas são marcadas com uma etiqueta contendo características, norma de suporte (neste caso BS5400), o número de encomenda e a data de fabricação. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 56 Figura 4.10: Alvéolos de aparafusamento da junta de dilatação e marcação com a caracterização da junta (fonte: (AGOM, 2013b)) As juntas de dilatação da Agom são constituídas por elastómero combinado com placas de aço. O elastómero utilizado no processo de fabricação e moldagem pode ser policloropreno (comercialmente conhecido por neoprene), borracha natural, ou borracha SBR (styrene-butadiene rubber)(AGOM, 2013b). Na tabela 4.2 estão evidenciadas as características, os métodos de teste e os respetivos requisitos para o material elastómero constituinte das juntas de dilatação. Tabela 4.2: Características do elastómero e correspondentes teste e requisitos (adaptado de (AGOM, 2013b)) Características Método de teste Requisitos Tensão (MPa) ISO 37. 2 ≥ 15,5 Alongamento na rotura (%) ISO 37. 2 ≥ 450 Compressão 22h; 70º (IRHD) ISO 815 ≤ 30 Dureza (IRHD) ISO 48 60 ± 5 Nota: IRHD – International Rubber Hardness Degrees Relativamente ao aço, este é testado de acordo com a Norma EN 10025 (AGOM, 2013b). A marca Agom produz juntas de dilatação de várias dimensões, que permitem uma grande gama de amplitudes. As aplicadas em Portugal pela MEEC-PE têm as características descritas na tabela 4.2. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 57 Tabela 4.3: Modelos e respetivas características das juntas de dilatação AGFLEXJ (fonte: (AGOM, 2013b)) Modelo Movimento Dimensões LxAxC Passo Peso [mm] [mm] [mm] [kg/m] AGFLEXJ 30 ± 15 271 X 33 X 2000 200 18 AGFLEXJ 50 ± 25 276 X 43 X 2000 200 25 AGFLEXJ 80 ± 40 356 X 45 X 2000 250 34 AGFLEXJ 100 ± 50 392 X 54 X 2000 250 45 AGFLEXJ 120 ± 60 426 X 100 X 1000 250 59 AGFLEXJ 140 ± 70 476 X 79 X 2000 250 81 AGFLEXJ 160 ± 80 502 X 84 X 2000 250 88 AGFLEXJ 200 ± 100 806 X 71 X 2000 250 135 AGFLEXJ 250 ± 125 892 X 79 X 2000 250 155 AGFLEXJ 330 ± 165 1108 X 100 X 1000 250 280 AGFLEX BJ 400 ± 200 1470 X 90 X 2000 250 354 AGFLEX BJ 600 ± 300 1470 X 90 X 2000 250 455 Os furos ou alvéolos de aparafusamento são ovais de forma a que, em obra, possa ser ajustada a posição do parafuso para evitar a coincidência de um parafuso com um varão de aço passivo da estrutura da obra de arte, tal como ilustra a figura 4.11. Geralmente, nos passeios que se encontram no seguimento da junta de dilatação do pavimento, é colocada uma placa de alumínio antiderrapante fixa de um lado por parafusos e, nos casos de juntas de grande largura, são feitos do outro lado furos ovais que permitem que a placa acompanhe as movimentações da junta de dilatação como se ilustra na figura 4.12. Figura 4.11: Pormenor de um alvéolo de uma junta de dilatação AGOM (fonte: (AGOM, 2013b)) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 58 Os procedimentos de instalação e de manutenção das juntas de dilatação da Agom apresentam-se nos Anexos I A) e I B) respetivamente. 4.3.2 APARELHOS DE APOIO UTILIZADOS PELA MEEC-PE - AGOM B.) CARACTERIZAÇÃO TÉCNICA Atualmente no mercado internacional estão disponíveis vários tipos de aparelhos de apoio nomeadamente os de elastómero simples, os de elastómero cintado, os do tipo pot bearing, os antissísmicos, os oleodinâmicos e os esféricos. Apesar de a MEEC-PE comercializar todos estes aparelhos de apoio, a presente dissertação será mais focada nos aparelhos que são mais comuns em Portugal, sendo eles os de elastómero simples e cintados e os do tipo pot bearing. B.1) APARELHOS DE APOIO DE ELASTÓMERO Os aparelhos de apoio de elastómeros, designados E-Link, são fabricados para suportar cargas e deformações em simultâneo em qualquer direção, além de permitirem pequenas rotações em qualquer eixo do aparelho. Estes aparelhos estão regulados pela Norma EN 1337-3 e podem ser simples, laminados ou laminados com pratos de aço exteriores, como pode ser visualizado na figura 4.13. Podem ser também produzidos com placas de ancoragem especiais ou com superfícies deslizantes para melhorar a capacidade de deslocamento da estrutura. Este tipo de aparelhos de apoio pode suportar cargas verticais até aos 22000 KN (AGOM, 2013a). Os aparelhos de elastómero não reforçado são uma solução simples, de baixo custo e capaz de suportar cargas de compressão, movimentos de translação e de rotação, sendo estas soluções aplicáveis a obras de arte, tanto de betão como metálicas. Figura 4.12: Esquema de tapa juntas para passeios para ponte (EN315) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 59 Figura 4.13: Aparelho de apoio de elastómero simples e de elastómero cintado (www.agom.it) Os aparelhos de elastómero cintados com placas de aço foram concebidos para a aplicação em obras de arte e edifícios como um aparelho de apoio de cargas verticais com capacidade de translação e de rotação. Este tipo de aparelho de apoio pode ser fabricado em forma retangular ou circular dependendo das necessidades indicadas pelo projetista e tem uma aparência semelhante ao de elastómero simples uma vez que, para evitar problemas de corrosão, todo o aparelho está envolvido em borracha. Atualmente, os modelos de aparelhos de apoio acima mencionados não são muito utilizados, preferindo os projetistas aparelhos de apoio com proteção exterior de placas metálicas vulcanizadas ao neoprene. Estas placas estão furadas para permitir a inserção de um parafuso que é seguro com uma fêmea, garantindo assim a fixação do aparelho de apoio à obra de arte. A furação da placa de metal tem de ser feita com especial precisão e cuidado, de tal forma que a placa metálica tenha uma inserção na qual o perno possa encaixar para que o parafuso não funcione ao corte isoladamente (AGOM, 2013a), ver figura 4.14. Estas placas metálicas podem ser concebidas com várias formas e desenhos em função da translação pedida no projeto, uni ou multidirecional, em função da carga a ser suportada e em função da altura do aparelho de neoprene para que os furos de aparafusamento estejam desencontrados e não entrem em contacto, depois de instalados os aparelhos. No que toca ao desenho e fabricação, os produtos da Agom, comercializados pela MEEC-PE, podem ser concebidos de acordo com a Norma EN 1337, a Inglesa BS 5400, a Italiana CNR 10018, a Alemã DIN 4141, a Francesa SETRA B.T.4. e a Americana AASHTO – M251, dependendo dos países em que são instalados. O material elastómero, utilizado na produção destes aparelhos, pode ser neoprene ou borracha natural, dependendo dos requisitos do projeto. A Agom tem um laboratório no qual faz o controlo de qualidade Figura 4.14: Aparelho de apoio de elastómero com placas metálicas (www.agom.it) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 60 destes materiais, em função da norma aplicada no local em que serão instalados, no qual são testadas as propriedades mecânicas do material e a velocidade de envelhecimento, entre outros. Os aparelhos de apoio com placas metálicas vulcanizadas, para permitir deslocamentos entre a obra de arte e o apoio, estão dotados de uma fina placa de austenite (fase sólida não magnética do ferro) pelo interior que, em contacto com uma placa de Politetrafluoretileno PTFE (Teflon), permite o deslocamento sem danificar os restantes materiais (ver figura 4.15). O aço austenite deverá ter uma espessura mínima de 1.5 mm e deverá estar de acordo com a Norma EN 10088-2 respeitando as seguintes características:  Rugosidade ≤ 1 μm;  Dureza ≥ 150 HV1 e ≤ 220 HV1 (HV-Hardness of Vickers, é uma escala de dureza). Relativamente à placa de Teflon, esta pode ter no mínimo 1.5 mm e varia de acordo com o tipo e tamanho do aparelho. Este material deverá estar de acordo com as características indicadas na tabela 4.3. Tabela 4.4: Características das placas de PTFE Características Método de teste Requisitos Tensão (MPa) ISO 527-1, -3 ≥ 29 Alongamento na rotura (%) ISO 527-1, -3 ≥ 300 Dureza (H) EN ISO 2039-1 H132/60=23 a 33 MPa Como ilustra a figura 4.16, todos os aparelhos de apoio estão marcados com uma placa metálica que detalha as propriedades do aparelho:  Tipo de aparelho de apoio;  Carga vertical e horizontal máxima;  Rotação;  Número de encomenda;  Data de fabrico;  Marcação CE. Figura 4. 15: Pormenor da placa de austenite e da placa de PTFE (www.agom.it) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 61 Na superfície do topo do aparelho está indicado o tipo de aparelho de apoio, a direção do eixo da ponte, os deslocamentos que pode sofrer, tal como ilustra a figura 4.16. Figura 4.16: Indicação da orientação do aparelho de apoio e placa metálica com informação das propriedades do aparelho (www.agom.it) Além das já mencionadas, todos os blocos de elastómero estão diretamente marcados como é possível visualizar na figura 4.17 com:  Padrões internacionais;  Número de encomenda;  Data de fabrico;  Marcação CE. Figura 4.17: Marca vulcanizada no bloco de elastómero com as características deste. (www.agom.it) Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 62 Para permitir uma monitorização dos deslocamentos sofridos por cada aparelho de apoio, estes estão dotados de um ponteiro e de uma escala. Este conjunto permite, depois de marcada a posição inicial do ponteiro, conhecer os deslocamentos da base superior relativamente à base inferior do aparelho ao longo do tempo. Figura 4.18: Ponteiro e escala de deslocamentos (www.agom.it) Os aparelhos de apoio da Agom estão dotados de proteções contra as poeiras e contra a corrosão. Para o primeiro caso, o aparelho está envolvido com uma cortina de neoprene que evita a entrada de poeiras que poderiam criar fricção entre as partes do aparelho. Relativamente à corrosão, a Agom aplica produtos convenientes ao aço em contacto com o meio ambiente e em função do nível de agressividade do meio a que está exposto seguindo estes a Norma EN 1337-9:  Jato de areia grau SA2.5;  Duas componentes de alta espessura de pintura epóxi de zinco: 25 µm. Em seguida descrevem-se os passos seguidos pela AGOM na elaboração do projeto de um aparelho de apoio para obras de arte. 1. A Agom recebe o projeto de estruturas que contém: o tipo de aparelho de apoio, a possibilidade de deslocamento, as cargas (verticais e horizontais) exercidas nos aparelhos de acordo com o esquema de fixação, os deslocamentos e a rotação; 2. Em função destes dados, a Agom elabora o projeto do aparelho de apoio: dimensões do elastómero, das placas vulcanizadas, localização dos parafusos e dimensão dos pernos, prédeslocamento; 3. Se necessário, desenha um compensador de inclinação para colocar entre a estrutura superior e o aparelho de apoio por forma a ajustar um declive permanente; O declive da estrutura inferior deve ser sempre ajustado de forma a que o aparelho fique na posição horizontal. B.2) APARELHOS DE APOIO DO TIPO PANELA (POT BEARING) Os aparelhos de apoio do tipo Pot Bearing estão desenhados para suportar combinações de cargas verticais, horizontais, movimentos longitudinais e transversais e rotações. Estão concebidos para ser aplicados em obras de arte em betão armado ou em aço. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 63 Estes aparelhos de apoio são constituídos por uma almofada de neoprene dentro de uma panela de aço. Quando submetido a alta pressão, o neoprene funciona como um líquido incompressível confinado permitindo assim que a borracha se mova e o pistão se incline. Este tipo de aparelhos suporta cargas até aos 100.000 KN, sendo que estão desenhados para suportar cargas horizontais até 15% da carga vertical e com uma rotação máxima de ± 0.01 rad (AGOM, 2013c). Este tipo de aparelhos pode ser classificado em três tipos: o fixo, o multidirecional e os unidirecionais (longitudinais ou transversais). Os aparelhos com a referência AGPF são constituídos por uma panela (pot) dentro da qual se encontra um disco de elastómero equipado com três anéis de cobre no seu raio exterior que tem por funcionalidade não permitir a extrusão do neoprene, conforme evidencia a figura 4.19. Estes aparelhos permitem rotação em qualquer direção e ao mesmo tempo limitam qualquer movimento horizontal. Na figura 4.19 é possível observar as marcações antes referidas: Agom Pot Bearing Fixo com capacidade para suportar uma carga de 1700 KN na vertical, 200 KN na horizontal segundo X e 500 KN na horizontal segundo Y. Figura 4.19: Aparelho de apoio Agom do tipo Pot Bearing fixo Figura 4.20: Aparelho de apoio Pot Bearing fixo desmontado em estaleiro Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 70 CASO 2: VIADUTO DO VALE DO INFERNO A obra de arte desenvolve-se, entre eixos de apoio nos encontros, entre o km 0+010,00 e o km 0+400,00 do lanço do IC3 entre Condeixa e Coimbra. O viaduto é constituído por dois tabuleiros independentes comportando, cada um, uma faixa de rodagem, perfazendo uma largura total de 29,60m. Tem um comprimento total de 390m, e a altura máxima acima do solo é de cerca de 65m. A obra de arte passa sobre uma linha de água e sobre a estrada municipal EM1171. A solução construtiva é em betão armado pré-esforçado, com vãos correntes de 52,00m com tabuleiros em laje vigada em forma de “π”, betonados “in situ”, construída tramo a tramo com recurso a viga de lançamento. Os pilares foram executados com fuste único no apoio de cada um dos tabuleiros, tendo sido adotados pilares com secção transversal oca de 0,50m de espessura na menor dimensão e 0,35m na maior. No topo dos pilares foi adotado um capitel para acomodar os aparelhos de apoio das vigas do tabuleiro com uma dimensão transversal de 7,90m. Os encontros são do tipo perdido, executados em betão armado. Figura 5.2: Projeto do Viaduto do Vale do Inferno - corte Figura 5.1: Projeto do Viaduto da Ribeira de Braçais - corte Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 71 CASO 3: PS2 LOTE 3 (IC3) A obra de arte está integrada no lanço do IC3 entre Condeixa e Coimbra, e permite desnivelar o cruzamento entre o IC3 e o restabelecimento 2, junto ao km 1+686 do IC3. Para transpor superiormente o IC3, desenvolveu-se uma solução em pórtico longitudinal de três vãos (ver figura 5.3), com um comprimento total de 56.00 m e um vão central de 28.00 m. O pórtico é composto por um conjunto de vigas pré-fabricadas e pré-esforçadas, com pré-lajes a apoiar nas vigas e uma lâmina de betão betonado “in situ”. Nas extremidades, as vigas descarregam nos encontros através de aparelhos de apoio do tipo “pot bearing”, enquanto as travessas são monolíticas com os pilares. O tabuleiro é constituído por 4 alinhamentos de vigas “I” pré-fabricadas e pré-esforçadas, com 1.30 m de altura e um afastamento de 2.20 m entre elas. O tabuleiro é ainda complementado por uma laje betonada “in situ” sobre as pré-lajes com uma espessura total de 0.25m. O tabuleiro tem uma largura total de 8.90 m. CASO 4: NÓ DE SOURE A obra de arte do Nó de Soure, Passagem Inferior PI 241ª, do Sublanço Pombal / Condeixa, da A1 – Autoestrada do Norte, tem por objetivo promover uma ligação à zona Nascente do concelho de Soure (Distrito de Coimbra), bem como à Estrada Nacional N.º 1 (IC2), junto às localidades de Casconho e Porto Coelheiro. O dimensionamento do tabuleiro assegura a implantação transversal da Autoestrada na sua situação futura após o alargamento para 2x4 vias, acrescido de passadiços de serviço, resultando assim para o tabuleiro uma largura total de 19.80 + 22.20 = 42.00m. A Passagem Inferior PI 241A é uma obra de 3 vãos, constituída por um tabuleiro contínuo assente em duas fiadas de pilares centrais e em dois encontros perdidos, tal como se pode ver na figura 5.4. O tabuleiro foi realizado com um conjunto de vigas pré-fabricadas pré-esforçadas, solidarizadas por uma laje betonada “in situ” e com continuidade sobre os apoios intermédios assegurada apenas por armaduras passivas. Figura 5.3: Projeto da PS2 Lote 3 - corte Aparelhos de apoio Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 72 As larguras dos 2 meios tabuleiros resultantes do perfil final da A1 conduzem a tabuleiros que foram realizados por lajes vigadas constituídas por 10 e 9 vigas “T” pré-fabricadas pré-esforçadas, de altura constante e ligadas superiormente entre si por uma laje com 0.20m de espessura, betonada diretamente sobre os banzos superiores das vigas. 5.3 CARACTERIZAÇÃO TÉCNICA DOS APARELHOS DE APOIO INSTALADOS CASO 1: VIADUTO SOBRE A RIBEIRA DOS BRAÇAIS Sobre cada uma das vigas longitudinais, nos encontros e coroamento dos pilares, estão acomodados dois aparelhos de apoio em panela, do tipo “pot bearing” e na secção lateral dos encontros estão acomodados batentes de neoprene cintado. Nas secções junto aos encontros há carlingas de secção retangular destinadas a aumentar o encastramento à torção do tabuleiro e permitir um melhor encaminhamento das cargas para os aparelhos de apoio. Todos os aparelhos de apoio instalados no viaduto são da marca Agom e foram instalados em dezembro de 2012. Os aparelhos de apoio instalados nos encontros permitem deslocamentos longitudinais até 500 mm e suportam cargas verticais até 3500 KN. Os aparelhos instalados nos pilares P1, P9, P10 permitem também deslocamentos longitudinais até 500 mm e suportam cargas verticais até 7500 KN. Os aparelhos de apoio instalados nos pilares P2 a P8 são fixos e suportam cargas verticais até aos 7250 KN. Os batentes instalados nas laterais dos encontros, por norma, não estão em serviço e têm como função a contenção e absorção das cargas horizontais geradas na eventualidade de um sismo. Apresenta-se no anexo II a lista de anomalias relativas a este caso. Encontro Pilar Aparelho de apoio Tabuleiro Laje de transição Junta de dilatação Figura 5.4: Projeto do Nó de Soure - corte Figura 5.5: Projeto do Viaduto sobre a Ribeira dos Braçais - planta Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 73 CASO 2: VIADUTO DO VALE DO INFERNO O apoio dos tabuleiros nas vigas de estribo realiza-se por intermédio de aparelhos de apoio do tipo “pot bearing” multidirecionais, 2 por tabuleiro, que permitem deslocamentos no plano horizontal. Transversalmente, cada tabuleiro é travado por 2 batentes dispostos nos topos de cada uma das carlingas, onde se pré-instalam blocos de neoprene cintado, montados em coxins metálicos. Os movimentos longitudinais do tabuleiro são condicionados por meio de batentes colocados nos encontros ao valor máximo das folgas definidas nas peças desenhadas. Todos os aparelhos de apoio e batentes instalados no viaduto são da marca Agom e começaram a ser instalados em outubro de 2012. Os aparelhos de apoio instalados nos encontros permitem deslocamentos longitudinais até 470 mm, deslocamentos transversais até 40mm e suportam cargas verticais em serviço até 3000KN. Nos pilares estão instalados aparelhos de apoio que permitem deslocamentos até aos 470 mm ou aparelhos de apoio fixo, ambos suportam carregamentos verticais em serviço até 9000 KN. Os encontros têm batentes longitudinais de neoprene cintado, adotados com a finalidade de limitar os deslocamentos longitudinais do viaduto. Figura 5.7: Projeto do Viaduto do Vale do Inferno – corte transversal (adaptado) Figura 5.6: Projeto do Viaduto do Vale do Inferno - planta Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 74 Legenda 1 – Tapa juntas para passadiço 2 – Peça especial para lancil em neoprene armado 3 – Junta de dilatação estanque de neoprene armado para faixa de rodagem 4 – Junta de dilatação para perfil rígido de segurança do tipo “GBA” 5 – Aparelho de apoio multidirecional do tipo “panela” 6 – Batente longitudinal em neoprene cintado 7 – Batente transversal em neoprene cintado Apresenta-se no anexo II a lista de anomalias relativas a este caso. CASO 3: PS2 LOTE 3 Os apoios extremos do tabuleiro sobre os encontros estão materializados com uma carlinga de secção 0.80x1.70 m2 onde estão acomodados três aparelhos de apoio do tipo “pot bearing” e na secção lateral dos encontros estão acomodados batentes de neoprene cintado. Todos os aparelhos de apoio instalados no viaduto são da marca Agom e começaram a ser instalados em novembro de 2012. Os aparelhos de apoio instalados nos encontros permitem deslocamentos longitudinais até 110 mm e suportam cargas em serviço até 900 KN. Os encontros têm ainda batentes longitudinais de neoprene cintado, adotados com a finalidade de limitar os deslocamentos longitudinais do viaduto. O tabuleiro transmite as cargas nos pilares através da ligação monolítica. Figura 5.8: Projeto PS2 Lote 3 – pormenor encontro Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 75 Apresenta-se no anexo II a lista de anomalias relativas a este caso. CASO 4: NÓ DE SOURE Nas extremidades do tabuleiro, bem como nos apoios intermédios, estão dispostas carlingas transversais betonadas “in situ”, com a função de solidarizar e travar as vigas pré-fabricadas e de transmitir as suas cargas aos aparelhos de apoio. Os pilares estaca que constituem os apoios intermédios do tabuleiro, serão encabeçados por uma viga de travamento que recebe os aparelhos de apoio das carlingas intermédias. Os encontros, do tipo perdido, são constituídos por uma viga de estribo com uma secção transversal retangular em betão armado, apoiada em estacas previamente moldadas no corpo do aterro existente. Todos os aparelhos de apoio instalados são da marca Agom e começaram a ser instalados em fevereiro de 2013. A ligação do tabuleiro aos pilares intermédios e ao Encontro E1, foi efetuada por meio de aparelhos de apoio móveis unidirecionais, que permitem rotações e impedem deslocamentos no sentido transversal ao eixo da obra. Figura 5.9: Projeto PS2 Lote 3 – pormenor da cabeça do pilar Figura 5.10: Projeto PS2 Lote 3 – planta Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 76 A ligação do tabuleiro ao encontro E2 foi feita por meio de aparelhos de apoio fixos, permitindo apenas rotações e impedindo todos os deslocamentos. Apresenta-se no anexo II a lista de anomalias relativas a este caso. 5.4 ANOMALIAS NOS APARELHOS DE APOIO Os aparelhos de apoio por serem elementos estruturais amovíveis e que são manuseados em obra estão sujeitos a sofrer anomalias desde o processo de instalação, até ao final dos vários anos de vida útil em que estão sujeitos a intempéries, a sismos e a outras ações que contribuem para a sua degradação. Tal como descrito por Luís Freire, e como foi possível constatar durante o estudo dos casos apresentados “Muitas anomalias são provocadas por deficiências no manuseamento, instalação e manutenção dos aparelhos de apoio” (Freire, L.M.R., 2008). 5.4.1 BATENTES COM GROUT Os batentes de travamento longitudinal são habitualmente instalados no encontro, no alinhamento do “gap” entre o tabuleiro e o encontro, onde são depois instaladas as juntas de dilatação. Por este motivo, e uma vez que não é comum os batentes serem protegidos depois de instalados, quando é executado o nivelamento das mesas onde assentam as juntas de dilatação há queda de grout nos batentes, tal como ilustra a figura 5.12. Esta sujidade criada pela queda de grout contribui para a diminuição da vida útil dos aparelhos de apoio uma vez que acelera a degradação do neoprene além de que, quando o grout cai na parte metálica do aparelho, pode mais tarde danificar a tinta. Nestes casos, o batente deve ser limpo e os elementos metálicos devem ser examinados para uma eventual aplicação do procedimento de reparação de pintura de aparelhos de apoio (Anexo II). Figura 5.11: Projeto do Nó de Soure - planta Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 77 Assim, é recomendável que, quando é feita a instalação do batente num local sobre o qual está prevista a instalação de uma junta de dilatação, se proteja o batente com um plástico. 5.4.2 BASE DOS BATENTES COM INDÍCIOS DE OXIDAÇÃO A base dos batentes analisados tinha indícios de oxidação, como ilustra a figura 5.13. Depois de contactado o fabricante conclui-se que, uma vez que as Euro Normas de pintura do produto são seguidas, esta anomalia deve-se ao mau transporte, armazenamento ou instalação dos aparelhos. Acontece que, uma vez ferida a tinta de proteção, o processo de oxidação vai evoluindo debaixo da tinta, levando esta última a destacar-se do aparelho em locais que, aparentemente, não foram lesados. Esta anomalia contribui para uma diminuição da vida útil do aparelho de apoio e, quando verificada, deve ser aplicado o procedimento de reparação de pintura. Para evitar este tipo de anomalia recomenda-se o manuseamento dos aparelhos de apoio com grua e, quando identificada tinta ferida, dever-se-á proceder de imediato à sua reparação. Figura 5.12: Batente com grout Figura 5.13: Base dos batentes com indícios de oxidação Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 78 5.4.3 FACE DO BATENTE NÃO ESTÁ TOTALMENTE APOIADA AO BETÃO Por vezes, quando a face de betão onde assenta o batente não está corretamente nivelada, acontece que parte da superfície do batente fica em contato com a parede de betão e a outra parte do batente fica desapoiada, tal como ilustra a figura 5.14. Isto leva a que a força exercida no batente seja suportada pela base de aço e não pela parede de betão, o que pode conduzir a problemas tanto no betão do encontro, que poderá fissurar em pontos com maior tensão, como no batente que se deformará e não funcionará como previsto. Quando identificada esta anomalia ou semelhantes, os batentes deverão ser desmontados e a parede de betão deverá ser nivelada. 5.4.4 PARAFUSOS DE FIXAÇÃO ENCURVADOS Na figura 5.14 é possível observar, além da anomalia anteriormente descrita, que o parafuso de fixação do batente não está corretamente fixado. Esta anomalia deve-se provavelmente à má instalação do batente e consequente tentativa de ação corretiva com recurso a força. Poderá ser também consequência de uma furação que coincidiu com uma armadura passiva, e que obrigou o operário a fazer a furação num ângulo que não o normal à face do betão. A deficiente instalação dos parafusos diminui a sua vida útil, aumentando a facilidade de rotura por corte, o que conduz a uma redução da vida útil do batente. O ideal para evitar este tipo de anomalias seria a execução de negativos para os pernos dos batentes. Não sendo isto possível, caso a face do batente esteja bem apoiada no betão, é preferível não intervir. 5.4.5 APARELHOS DE APOIO SEM CORTINA DE NEOPRENE ANTI POEIRAS A falta ou degradação da cortina anti poeiras de neoprene (ver figuras 5.15 e 5.16), habitualmente retirada ou rasgada por descuido ou por mau manuseamento, leva a uma degradação mais acelerada do aparelho de apoio, uma vez que os elementos metálicos ficam mais expostos à humidade e as borrachas, a almofada de neoprene e a placa de teflon ficam mais expostos à entrada de poeiras. Figura 5.14: Face do batente não está totalmente encostada ao betão e Parafusos de fixação encurvados Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 79 Figura 5.15: Aparelho de apoio sem cortina de neoprene Figura 5.16: Aparelho de apoio com cortina de neoprene parcialmente rasgada Quando identificados estes casos, deve ser removido o material restante da cortina de neoprene e deve ser colocada uma nova cortina, tendo em atenção a posição da escala de deslocamentos relativamente ao ponteiro. Para evitar este tipo de anomalia, os operários que fazem a montagem dos aparelhos de apoio devem ser sensibilizados para as consequências, e a fiscalização deverá estar mais presente durante a execução dos trabalhos de montagem dos aparelhos de apoio. 5.4.6 APARELHO DE APOIO COM SUJIDADE A sujidade nos aparelhos de apoio, evidenciada na figura 5.17 e 5.18, pode ter entre outras causas, a falta de limpeza dos encontros no final da obra ou no final da construção dos taludes laterais do encontro, levando a uma degradação mais acelerada do aparelho de apoio. Figura 5.17: Aparelho de apoio com sujidade Figura 5.18: Aparelho de apoio com lama e cascalho Recomenda-se a limpeza das áreas dos aparelhos de apoio afetadas, preferencialmente com recurso a jato de água, e recomenda-se também a proteção dos encontros durante a execução dos taludes laterais. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 86 Figura 5.31: Telas instaladas no extremo do encontro Figura 5.32: Ensaio da tela instalada 5.4.15 BORRACHA ANTI POEIRAS ENTRE PANELA E BASE SUPERIOR PARCIAL OU TOTALMENTE RETIRADA Por mau manuseamento dos aparelhos de apoio, durante a instalação, pode acontecer que a borracha que protege a placa de PTFE e o pistão do aparelho seja parcialmente ou totalmente retirada (ver figura 5.29), deixando estes elementos desprotegidos e contribuindo para uma diminuição da vida útil do aparelho de apoio. Nestes casos, deve ser retirada a borracha remanescente e colocada uma nova. Deve também ser feita uma sensibilização dos operários para evitar este tipo de anomalia. 5.4.16 GOMA NOS COMPONENTES DO APARELHO DE APOIO Por má execução da cofragem do plinto superior, dificultada por vezes pela forma geométrica irregular da base superior, ocorrem escorrências de goma do betão para o aparelho de apoio e respetivos Figura 5.33: Borracha anti poeiras entre panela e base superior parcialmente retirada Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 87 componentes: paredes da base, panela, parafusos, intervalo entre a panela e o prato. Isto leva à degradação da tinta dos aparelhos, dos parafusos que fixam o aparelho aos plintos e à ilegibilidade das chapas informativas. Nestes casos, recomenda-se a limpeza dos aparelhos de apoio com jato de água e aplicação do procedimento de reparação de pintura. Esta anomalia pode ser atenuada com a limpeza do aparelho de apoio no final da betonagem. 5.4.17 DEFORMAÇÃO DE COMPONENTES DO APARELHO DE APOIO Apesar de não ser uma anomalia corrente, pode acontecer que elementos do aparelho de apoio se deformem, tal como ilustram as figuras 5.31 a 5.33. Este caso teve origem na falta de travamento transversal da viga durante a execução da obra, o que permitiu um deslocamento do tabuleiro maior que o previsto, neste caso de 20cm. Este deslocamento levou à deformação do prato superior do aparelho de apoio, à deformação da almofada de neoprene e à rotura dos anéis da contenção. Esta anomalia não tem solução. Nestes casos, tem de ser feita a substituição dos elementos deformados com recurso ao levantamento do tabuleiro. Sendo uma anomalia que põe em risco não só a segurança dos operários como o investimento, uma vez que pode haver tombamento do tabuleiro, deve ser sempre feita, durante a obra, uma verificação cuidada do travamento das vigas. Figura 5.34: Aparelho de apoio com goma Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 88 Figura 5.35: Rotura do aparelho de apoio Figura 5.36: Neoprene deformado e anéis de contenção partidos Figura 5.37: Prato superior deformado Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 89 6 CASOS DE ESTUDO JUNTAS DE DILATAÇÃO 6.1 OBJETO E ÂMBITO As juntas de dilatação, contrariamente aos aparelhos de apoio, são habitualmente instaladas por equipas especializadas pelo que, normalmente, as suas anomalias não são decorrentes de erros de instalação ou manuseamento mas sim por desgaste ao longo do tempo. “A grande maioria das anomalias nas juntas de dilatação, não sendo grave, provoca no entanto uma situação de incomodidade para os condutores. Ressaltos, ruído excessivo ou falta de aderência são exemplos desse desconforto.”(Lima, J.M., 2006) As anomalias apresentadas no presente capítulo são referentes a casos de estudos efetuados em diferentes estradas do país e com diferentes tipos e marcas de juntas de dilatação, e resultam de beneficiações de reabilitação que a MEEC-PE executou. 6.2 BREVE DESCRIÇÃO DAS OBRAS ESTUDADAS Dos casos estudados relativos a juntas de dilatação apresentados, só parte fazem referência a obras de arte construídas pela MEEC. Por este motivo, e uma vez que se desconhece as características das obras de arte em que as anomalias foram identificadas, apenas se faz uma breve descrição das várias obras em que as juntas estudadas se inserem. Na concessão do Pinhal Interior, foram estudados quatro casos: Caso1 - Ponte sobre a Ribeira de Flor da Rosa - Lote 2; Caso 2 - Viaduto sobre a Ribeira de Braçais - Lote 3 (características apresentadas no Capítulo 5.2); Caso 3 - Ponte sobre o Rio Ocreza - Lote 7 e Caso 4 - Passagem Superior 5 - Lote 10. Parte das anomalias destes casos são anteriores ao início da elaboração da presente tese, pelo que não foi possível obter todos os dados. Os Casos 5 e 6 correspondem a anomalias identificadas durante beneficiações na A7. No Caso 5, manutenção de juntas de dilatação no sublanço Selho / Fafe da A7, foram estudadas as seguintes obras de arte: Viaduto de Calvos, Viaduto de Ínsuas, Viaduto de Nespereira, PI1 e PI2, Viaduto sobre o Rio Cabra, Viaduto sobre o Rio Ferro e Viaduto do Selho. No caso 6, manutenção da PS Km 20+100 do Sublanço Famalicão / Vila do Conde da A7, foi estudada a Passagem Superior ao Km 20+100. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 90 6.3 CARACTERIZAÇÃO TÉCNICA DAS JUNTAS DE DILATAÇÃO INSTALADAS CASO 1: PONTE SOBRE A RIBEIRA DE FLOR DA ROSA – LOTE 2 - PINHAL INTERIOR Na Ponte sobre a Ribeira de Flor da Rosa foi aplicada uma junta de dilatação em elastómero armado da marca Agom, modelo AGFLEXJ com uma amplitude máxima de 330 mm. CASO 2: VIADUTO SOBRE A RIBEIRA DE BRAÇAIS No Viaduto sobre a Ribeira de Braçais foi aplicada uma junta de dilatação em elastómero armado da marca Agom, modelo AGFLEXJ com uma amplitude máxima de 400 mm CASO 3:LOTE 7: PONTE SOBRE O RIO OCREZA – PINHAL INTERIOR Na Ponte sobre o Rio Ocreza foi aplicada uma junta de dilatação pré-fabricada em elastómero armado da marca Agom, modelo AGFLEXJ com uma amplitude máxima de 330 mm. CASO 4: PS5 LOTE 10 – PINHAL INTERIOR Na Passagem Superior Cinco do Lote 10 do Pinhal Interior foi aplicada uma junta de dilatação em elastómero armado da marca Agom, modelo AGFLEXJ com um deslocamento máximo de 80 mm. CASO 5: MANUTENÇÃO DE JUNTAS DE DILATAÇÃO NO SUBLANÇO SELHO / FAFE DA A7 Neste caso de estudo foram encontrados vários tipos de juntas e de vários modelos. Juntas de elastómero armado para pequenos deslocamentos, e para médios deslocamentos e juntas de elastómero compostas, da marca Alga, para grandes deslocamentos. CASO 6: PS KM 20+100 DO SUBLANÇO FAMALICÃO / VILA DO CONDE DA A7 No Caso 6 foi identificada uma junta de dilatação com uma banda flexível de elastómero entre cantoneiras. Habitualmente estas juntas de dilatação são utilizadas para deslocamentos máximos até 100 mm. Apresenta-se no anexo III a lista de anomalias relativas a estes casos. 6.4 CARACTERIZAÇÃO DAS ANOMALIAS NAS JUNTAS DE DILATAÇÃO 6.4.1 FISSURAÇÃO TRANSVERSAL DO BETUMINOSO A fissuração transversal do pavimento, assim como os ressaltos na zona das juntas de dilatação, por norma não está associada a nenhuma anomalia na junta de dilatação mas sim a assentamentos sofridos pelos aterros adjacentes ou por defeito da laje de transição, como representa esquematicamente a figura 6.2. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 91 Esta anomalia cria desconforto para o utente da via além de que aumenta a permeabilidade do pavimento, permitindo a infiltração de água, tanto no encontro como na laje de transição, e pode causar corrosão nas armaduras do betão de forma não controlada. . Figura 6.2: Esquema de assentamento de aterro junto a encontro (Leonhardt, 1979) Figura 6.1: Fissura longitudinal no betuminoso. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 92 Em casos em que o ressalto não é significativo, a reparação desta anomalia é feita, depois de se avivar a fissura e de a limpar com ar comprimido, preenchendo-a com material betuminoso selante vertido a quente. Nos casos em que o ressalto causa grande desconforto ao utente e possa até apresentar perigo para os utilizadores de motociclos, é necessária a intervenção localizada de uma equipa de pavimentações. Uma vez que esta anomalia depende muito da compacidade do aterro, pode ser evitada ou minimizada através da aplicação de aterros de melhor qualidade e mais controlados. 6.4.2 AFASTAMENTO DO BETUMINOSO DA BANDA DE TRANSIÇÃO O afastamento do betuminoso da banda de transição tem causas semelhantes à anomalia anteriormente exposta, com diferença apenas na consequência. Enquanto que na anomalia anterior o assentamento da laje de transição ou do aterro de transição originava uma fissura transversal, neste caso há uma separação entre a banda de transição e o betuminoso, como se pode visualizar na figura 6.4. Laje de transição Aterro Figura 6.3: Representação esquemática em corte do aterro e laje de transição Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 93 Esta anomalia cria uma entrada de água no encontro da obra de arte e pode causar corrosão nas armaduras do betão de forma não controlada. Habitualmente esta anomalia é corrigida com recurso ao preenchimento do espaço vazio com material betuminoso selante vertido a quente, tal como no primeiro caso. A ação preventiva passa também por um melhor controlo das características do aterro e pela correta colocação de um ponto de união entra a banda de transição e o pavimento. 6.4.3 DETERIORAÇÃO DA BANDA DE TRANSIÇÃO A grande maioria das patologias encontradas nas juntas de dilatação verificam-se nas bandas de transição entre o pavimento e a junta de dilatação uma vez que, à exceção das juntas de dilatação moldadas in situ, como por exemplo as juntas de betume modificado, todas as juntas necessitam deste elemento de ligação ao pavimento. Como as bandas de transição são elementos de pouca espessura e largura, e uma vez que só estão solidários com o pavimento e com o betão através de uma resina epóxi, estão sujeitas a grandes tensões e impactos, que com o tempo resulta na abertura de fissuras, no destaque de material e em alguns casos na ausência completa da banda de transição. A deterioração da banda de transição entre o betuminoso e a junta de dilatação pode ter diversas causas sendo que as identificadas com mais frequência foram: maus cuidados na reparação do pavimento adjacente, abertura do tráfego imediatamente após a finalização da instalação das bandas e o desgaste criado com o tempo de utilização. Figura 6.4: Afastamento do betuminoso da banda de transição Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 94 Após um estudo mais cuidado, foi também possível concluir que, por dificuldades de execução, a banda de transição que deveria ser executada até ao betão do encontro, é só apoiada na mesa da junta de dilatação ficando apenas com a espessura do módulo da junta. Assim, quando submetida a cargas por impacto dos veículos, por ações térmicas e de movimento da junta, a banda de transição têm tendência a fissurar e a destacar-se da mesa de apoio. A deterioração da banda de transição além de criar algum desconforto para o utente da via, pode levar à projeção de partículas destacadas. Além disso, a exposição dos elementos laterais da junta ao impacto do tráfego leva à aceleração da danificação dos seus materiais. Nestes casos, é corrente fazer a substituição parcial da banda de transição nas zonas afetadas. A formação dos operários que efetuam os trabalhos de manutenção dos pavimentos e a sensibilização das concessionárias para as consequências da abertura do trânsito imediatamente após a instalação da junta poderá ajudar a diminuir a frequência desta anomalia. Proposta de melhoria No sentido de prevenir a fissuração da banda de transição é proposta a armação da banda de transição recorrendo à aplicação horizontal de uma armadura com 4mm de diâmetro e com uma abertura de malha quadrada de 5cm, como é possível observar na figura 6.6. Figura 6.5: Banda de transição deteriorada com pavimento adjacente parcialmente reparado Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 95 Figura 6.6: Armação horizontal de reforço da banda de transição Para prevenir o destacamento da banda de transição da mesa de apoio, foi proposta a aplicação da mesma malha eletrossoldada, mas na posição vertical, para que possa fazer um ponto de união entre a mesa e a banda de transição. Para aplicação da rede vertical, depois de feitos vários ensaios, conclui-se que a forma de aplicação mais eficaz consiste na execução de um corte na mesa com cerca de 1 cm de largura onde depois é introduzida a malha electrossoldada e solidarizada com a mesa através do produto de ponto de união. 6.4.4 DETERIORAÇÃO OU AUSÊNCIA DO PREENCHIMENTO DOS NEGATIVOS DOS PARAFUSOS A deterioração ou ausência do preenchimento dos negativos dos pernos de fixação (ver figura 6.8), por vezes por falta de qualidade do material utilizado no preenchimento dos negativos dos parafusos, ou Figura 6.7: Armadura de ligação entre a mesa e a banda de transição Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 102 Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 103 7 APLICAÇÃO WEBMOBILE 7.1 INTRODUÇÃO As anomalias registadas relativamente a aparelhos de apoio, descritas no Capítulo 5, têm como principais causas o manuseamento descuidado, a incorreta instalação dos aparelhos de apoio, e ainda a falta de cuidado no manuseamento de outros materiais nas imediações destes, contribuindo para a sua degradação (ver figura 7.1). Por sua vez, as causas apresentadas têm origem:  Na falta de conhecimento dos procedimentos de realização dos trabalhos, tanto por parte dos operários que os executam como por parte das chefias que supervisionam;  Na falta de consciência da importância da função dos aparelhos de apoio como elemento estrutural e das consequências do seu mau funcionamento. Parte destas causas devem-se também ao facto de os manuais de instalação e manuseamento serem demasiado técnicos e extensos e, muitas vezes, não serem fornecidos aos operários instaladores nem às suas chefias, apesar de estes serem sempre fornecidos pela MEEC-PE à obra. Relativamente às juntas de dilatação, por serem elementos instalados por equipas especializadas, as suas anomalias são habitualmente de desgaste e não por deficiente manuseamento ou instalação, tal como exposto no Capítulo 6. 12% 59% 23% 6% Causas de anomalias Manuseamento Instalação Manuseamento de outros materiais nas imediações Outras causas Figura 7.2: Gráfico com principais causas de anomalias em aparelhos de apoio Figura 7.1: Gráfico com principais causas de anomalias em aparelhos de apoio Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 104 Apesar disso, uma vez que a responsabilidade de manutenção só passa do instalador para a concessionária ao fim de cinco anos, é habitual haver falta de inspeção e consequente falta de manutenção das juntas de dilatação nesse período, sendo que só ao fim de cinco anos, quando o instalador passa a responsabilidade de manutenção para a concessionária é que esta faz a inspeção e necessária manutenção. Por este motivo, por vezes as juntas de dilatação degradam-se mais do que o espectável. 7.2 OBJETIVO Tendo em conta o exposto anteriormente, tornou-se um objetivo claro do desenvolvimento desta tese desenvolver uma metodologia que:  Evite erros construtivos e diminua as anomalias decorrentes destes;  Melhore a eficiência dos processos construtivos;  Melhore a comunicação entre os vários intervenientes ao longo de todo o processo. Com vista a desenvolver estes objetivos, numa primeira fase de desenvolvimento da presente dissertação, foi pensada a elaboração de formulários com checklists que simplificassem o conteúdo dos manuais e ajudassem a evitar deficiências no manuseamento e instalação dos elementos em causa e conseguinte inspeção. Uma vez que estes documentos em formato de papel têm tendência a não serem preenchidos no momento, mas sim todos em conjunto no final do dia ou antes da entrega dos documentos, e uma vez que muitas vezes se perdem impossibilitando o seu tratamento centralizado e a sua utilização a nível internacional, foi pensada uma solução mais abrangente e que evitasse a perda de informação e consequente desresponsabilização dos empreiteiros, fiscais e operários. Assim, no sentido de combater os problemas expostos de um modo inovador, simples e intuitivo para todos os intervenientes, desenvolveu-se um projeto de uma aplicação webmobile para computador, telemóvel e tablet (ver figura 7.2). De um modo geral, o que se pretende com esta aplicação é:  Apoiar a instalação e a inspeção dos aparelhos de apoio e juntas de dilatação; Figura 7.2: Vista inicial do website Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 105  Identificar as necessidades de manutenção dos equipamentos;  Criar e manter uma base de dados centralizada com todos os projetos, aparelhos de apoio, juntas de dilatação;  Permitir a rastreabilidade dos produtos. Esta aplicação também permite melhorar a qualidade, o controlo dos produtos e a gestão de processos, além de que possibilita o acompanhamento em obra sem necessidade de deslocação de meios humanos. Outro objetivo desta aplicação é diminuir os custos da MEEC-PE em fase de assistência em garantia e responsabilizar o empreiteiro geral na execução das suas funções, uma vez que o contrato de garantia é considerado inválido se a instalação ou as inspeções e consequentes manutenções obrigatórias não forem efetuadas. Do ponto de vista dos empreiteiros gerais e dos donos de obra, este projeto revela-se vantajoso uma vez que permite um acesso remoto e imediato a toda a informação relativa aos equipamentos instalados, assim como aos projetos que integram e respetivos dados de instalação e manutenção, facilitando assim o trabalho dos fiscais tanto em obra como em período de manutenção. Finalmente, este projeto permite a diferenciação das empresas concorrentes tornando o departamento de Pré-Esforço mais competitivo e mais sustentável. 7.3 APP WEBMOBILE 7.3.1 CONSTITUIÇÃO DA APLICAÇÃO De modo a responder aos objetivos acima descritos é necessário planear os elementos constituintes da aplicação para que esta seja de simples utilização e ao mesmo tempo cumpra todas as funcionalidades pretendidas. Após a consulta de alguns documentos na área da programação, concluiu-se que, apesar de à primeira vista poder parecer que o projeto em questão consiste na criação de um website configurado para telemóvel (webmobile), este, apesar de essencial, é só a ferramenta que permite de forma intuitiva gerir uma complexa base de dados que conjuga e trata toda a informação incluída neste processo, que vai desde a adjudicação de uma obra, à manutenção durante a vida útil dos equipamentos em questão. De modo a facilitar o processo de inserção e consulta de dados tanto por parte dos usuários em gabinete como dos usuários em obra, optou-se por dividir a interface da aplicação em duas componentes:  Um website para utilização em gabinete pela área de negócio de Pré-Esforço da MotaEngil, onde são caracterizados os projetos das obras de arte e os respetivos aparelhos de apoio e juntas de dilatação a instalar;  Um website configurado para smartphones e tablets (webmobile), para utilização pelos responsáveis de obra e donos de obra, aquando da instalação, inspeção e manutenção dos aparelhos de apoio e juntas de dilatação. O esquema representado pela figura 7.3 pretende ilustrar a conceção geral da aplicação descrita. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 106 Figura 7.3: Esquema genérico da constituição do projeto 7.3.2 CONFIGURAÇÃO DA APLICAÇÃO A) BASE DE DADOS Atualmente, as bases de dados utilizadas para criar websites são escritas numa linguagem de consulta estruturada para bases de dados relacionais chamada SQL (Structured Query Language) que se associa a um sistema de gestão que permite consultar e alterar a informação. Estas bases de dados baseiam-se fundamentalmente em dois modelos: o modelo entidade-associação e o modelo relacional. O primeiro consiste num modelo abstrato e conceptual representativo dos dados, e corresponde à visão da base de dados do ponto de vista do programador. As entidades são os objetos ou conceitos contemplados no projeto, por exemplo, obra, projeto, aparelho de apoio, junta de dilatação (Silberschatz, A., 2006). As associações representam interações entre duas entidades, por exemplo:  Uma obra tem vários projetos;  Um projeto tem vários aparelhos de apoio e juntas de dilatação;  Um aparelho de apoio pode ter instalação, inspeção ou manutenção. Cada entidade tem uma série de atributos, por exemplo, um projeto tem: um nome, uma localização, um nº de aparelhos de apoio, um nº de juntas de dilatação. Tendo o modelo entidade-associação definido é necessário definir o modelo relacional. O modelo relacional é um modelo subadjacente ao sistema de gestão de bases de dados, que funciona através de um conjunto de relações (representado através de tabelas) e um conjunto de restrições (Silberschatz, A., Base de dados em SQL Gabinete Página web para inserção de dados (Website) 1. Projeto 2. Aparelhos de apoio 3. Juntas de dilatação Obra Site para telemóvel (Webmobile) 4. Instalação 5. Inspecção Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 107 2006). Este modelo consiste na criação de uma tabela para cada entidade, ver tabelas 7.1 e 7.2, em que as colunas correspondem aos seus atributos, por exemplo: Tabela 7.1: Tabela relacional para a entidade projeto Tabela 7.2: Tabela relacional da identidade aparelho de apoio ID_ AA Marca Modelo Nº encomenda Data fabricação Localização Por motivos de confidencialidade optou-se por não divulgar o documento elaborado com toda a informação da base de dados e respetivos modelos. Por este motivo apresenta-se abaixo um esquema com a estrutura da base de dados com especial desenvolvimento no caso dos aparelhos de apoio: Figura 7.4: Esquema genérico da estrutura da base de dados Feita a definição dos modelos acima descritos, com todos os seus componentes de forma a permitir uma programação sem falhas de informação, foi pensada a configuração da aplicação do ponto de vista do usuário. Tendo definido a base de dados, o seu modelo entidade-associação e o seu modelo relacional, a sua linguagem e organigrama, é agora necessário conhecer bem todos os processos que a aplicação pretende gerir e melhorar, para depois definir as funções e o modo de funcionamento de cada um dos componentes e interfaces. O fluxograma da figura 7.5 pretende mostrar qual a ordem de acontecimentos de todo o processo. ID_Projeto Nome Localização Nº Aparelhos de apoio Nº de Juntas de Dilatação Base de dados em SQL Obras / Projetos Informação da obra Informação do projeto Aparelhos de apoio Informação geral Informação instalação Informação inspeções Juntas de dilatação aparentes Juntas de dilatação não aparentes Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 108 Figura 7.5: Fluxograma do processo antes da implementação da aplicação Apesar de, do ponto de vista de programação, a aplicação ser o conjunto de uma base de dados em SQL e um website configurado para telemóvel que permite a gestão desta, do ponto de vista do utilizador a aplicação divide-se em dois componentes, tal como anteriormente exposto. Assim, e no sentido de tornar mais clara a explicação da configuração da aplicação, esta será feita em duas fases: uma primeira que corresponde ao website, e uma segunda que corresponde ao webmobile. B) WEBSITE O website está concebido para utilização em escritório e é através deste que:  É feita a gestão da informação por parte da MEEC-PE;  É inserida grande parte da informação relativa aos projetos e aos produtos;  É feito o controlo do que foi executado em obra e inserido no webmobile. B.1) GESTÃO DE UTILIZADORES Para garantir a confidencialidade da informação da base de dados tanto por parte da Mota-Engil, como dos clientes, a aplicação é dotada de um sistema de gestão de utilizadores que possibilita a definição das áreas a que cada usuário tem acesso, tanto em back office como em obra. No caso de o usuário ser um funcionário da Mota-Engil, este tem acesso a toda a informação de clientes, donos de obra, obras e projetos, podendo ou não fazer alterações destas informações em função do seu nível de acessibilidade. Se o usuário for um cliente, apenas tem acesso às obras e aos projetos executados pela sua empresa e não tem permissão para editar dados. O mesmo acontece se o usuário for um dono de obra, pelo que apenas tem acesso às suas obras e está igualmente restringido no que toca à edição de dados. Adjudicação da obra Receção em gabinete do projeto de estruturas Pedido à Agom do projeto de especialidade Envio dos projetos da Agom para aprovação do projetista e da fiscalização Encomenda à Agom dos aparelhos de apoio e juntas de dilatação Envio dos equipamentos para obra Instalação dos equipamentos 1ª Inspeção após instalação 2ª Inspeção após um ano Eventual manutenção Inspeção de 5 em 5 anos Eventuais manutenções correspondentes Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 109 Para que o sistema de gestão de utilizadores seja eficiente é pedida a identificação do usuário através de um username e de uma password quando é feito o acesso à aplicação. Deste modo, quando a Mota-Engil recebe a adjudicação de um novo projeto deve criar um novo usuário para o seu cliente e para o dono de obra e, para cada um, definir o seu nível de acessibilidade, para que a informação se mantenha confidencial. B.2) INSERÇÃO DE DADOS Depois de criado o usuário, é criado um novo projeto correspondente à obra a executar (uma obra, por exemplo a Concessão do Lote 3 do lanço Condeixa / Coimbra do IC3, pode ter vários projetos: Ponte do Ceira, Viaduto sobre a Ribeira de braçais, etc.); Após a criação de um novo ficheiro com o nome do projeto ou da obra e depois de definir o nível de acessibilidade de cada um dos seus intervenientes é iniciado o processo de inserção de informação: da obra, dos projetos de estruturas, dos projetos de aparelhos de apoio, dos projeto de juntas de dilatação. B.3) IDENTIFICAÇÃO DOS DISPOSITIVOS De seguida é necessário atribuir uma identificação aos aparelhos de apoio e às juntas de dilatação para que possam ser reconhecidos em obra para preenchimento da informação relativa à instalação, às inspeções e às manutenções. Os aparelhos de apoio e as juntas de dilatação vêm marcados de fábrica com um número de série, no entanto, por vezes estes tornam-se ilegíveis:  Nos aparelhos de apoio devido à anomalia descrita no ponto 4.13 do Capítulo 5 (Chapa de identificação do aparelho de apoio ilegível);  Nas juntas de dilatação porque o número de série está inscrito na face lateral da banda de neoprene que fica em contacto com a banda de transição. Assim, e de modo a facilitar a leitura dos equipamentos em obra, é utilizado um código de identificação, atribuído em gabinete e colado ao equipamento em estaleiro, designado código QR. O código QR (Quick Response) é um sistema criado em 1994 pela empresa japonesa “Denso-Wave” para a indústria automóvel e que desde então foi aplicado a várias áreas como a administração de inventários em armazéns, ao comércio e a várias indústrias. Este código permite armazenar informação numa matriz de pontos ou num código de barras bidimensional que pode ser apresentado em forma impressa ou em ecrã (Huidobro, J.M., 2009). Estes códigos podem ser facilmente interpretados por qualquer aparelho que possa captar imagem (telemóvel, tablet) e que esteja dotado de um software de leitura adequado ou então pode ser fotografado para ser depois lido num computador. Esta tecnologia diferencia-se do convencional código de barras por ter capacidade para armazenar até 7.089 caracteres, por ocupar um décimo do espaço que ocuparia em código unidimensional. Depois de ser lido por uma câmara a alta velocidade a partir de qualquer direção (360º graus) o software de leitura recolhe alguns pontos da fotografia tirada pela câmara e identifica a informação codificada, neste caso um endereço eletrónico. Este sistema tem capacidade de corrigir erros e de restaurar informação se parte do código, até 30%, estiver danificado ou manchado. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 110 Assim, quando o utilizador da aplicação webmobile fizer a leitura de um código QR num aparelho de apoio ou numa junta de dilatação, e desde que tenha ligação a uma rede de Internet móvel, será de imediato ligado à base de dados com toda a informação desse produto. Depois de todo este processo estar terminado, os aparelhos de apoio e as juntas de dilatação são enviados para obra. C) WEBMOBILE A aplicação webmobile está concebida para utilização em obra através da utilização de um telemóvel ou de um tablet, sendo que, também poderá ser utilizado em computador. Depois de iniciar a sua sessão na App Webmobile através de um username e uma password, os encarregados, os engenheiros, os fiscais e os donos de obra podem aceder em obra a toda a informação inserida em gabinete. C.1) IDENTIFICAÇÃO DE DISPOSITIVOS Para fazer a identificação em obra dos aparelhos de apoio e das juntas de dilatação pode ser utilizado o software de leitura do código QR com um dispositivo móvel ou então pode ser inserido o número de identificação de fábrica do produto. Após identificado o código QR, o sistema deverá reconhecer imediatamente o equipamento e identificar o seu estado como instalado ou por instalar. No caso de o equipamento ainda não ter sido instalado são apresentadas ao utilizador duas opções:  Consultar informação de projetos, manuais de instalação, etc.;  Iniciar instalação. No cado de o equipamento já ter sido instalado são apresentadas ao utilizador as opções:  Consultar informação de projetos, relatório de instalação e de inspeções, manutenções realizadas, manuais;  Iniciar inspeção. Em qualquer dos casos, após a escolha da opção, o usuário é direcionado para a consulta dos campos pretendidos ou para a checklist correspondente à atividade a efetuar: instalação ou inspeção. Figura 7.6: Imagem de um código QR Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 111 O processo acima exposto está representado no organograma da figura 7.7 de forma mais intuitiva. C.2) PREENCHIMENTO DE CHECKLISTS O preenchimento das checklists é feito de forma simples através da colocação de vistos em frente ao parâmetro a avaliar e é de preenchimento obrigatório para obter a garantia por parte da Mota-Engil. No caso de falta de preenchimento de uma checklist é gerado um alerta enviado por email, e a própria aplicação webmobile notifica o usuário para a falta de preenchimento e respetiva consequência. Uma vez que as checklists estão formuladas de forma simples através de questões que pretendem ajudar o usuário, por vezes há particularidades de casos especiais que não estão contempladas. Por este motivo, existe a possibilidade de inserir comentários escritos em cada ponto das checklists. É também possível tirar fotografias e fazer o seu upload associado a uma anomalia. Esta funcionalidade tem a vantagem de permitir, em primeiro lugar, seguir a evolução de uma anomalia e, em segundo lugar, permite ao técnico da Mota-Engil prescrever uma ação corretiva sem para isso ter de se deslocar à obra. No final da instalação e das inspeções é gerado automaticamente um PDF com toda a informação recolhida e com as eventuais intervenções a efetuar nos equipamentos. Este PDF é enviado automaticamente tanto para os usuários do cliente ou dono de obra como para o gabinete da Mota-Engil. Para evitar o esquecimento de preenchimento de checklists por parte dos clientes ou dos donos de obra, o webmobile envia periodicamente um alerta ao usuário a pedir que faça a inspeção aos aparelhos de apoio e às juntas de dilatação e que o submeta na plataforma móvel. Menu Leitura de Código QR Inserir ID Decisor Produto por instalar Instalar Consultar Produto já instalado Consultar Inspecionar Figura 7.7: Organigrama genérico do funcionamento da App Webmobile Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 118 Figura 7.15: Layout de validação, de menu geral e de menu de projetos Figura 7.16: Layout de identificação de aparelhos, de menu de aparelhos e menu de consulta de aparelhos Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 119 Figura 7.17: Layout de checklists de instalação, de pré-funcionamento e de inspeção 7.4.4 PLANO DE IMPLEMENTAÇÃO O plano de implementação de uma nova tecnologia como esta é um elemento fulcral no êxito que esta pode vir a ter uma vez que, caso seja mal executado e não seja estimulado o interesse por parte dos usuários, rapidamente se tornará obsoleta. Assim o plano de implementação divide-se em três partes: a de escritório, a de obra, e a dos clientes e donos de obra. A) ESCRITÓRIO Após a receção do novo software é necessário inserir toda a informação genérica relativamente aos aparelhos de apoio, às juntas de dilatação e respetivos manuais de instalação e manutenção. É depois necessário atribuir username e password a todos os colaboradores da MEEC-PE que se prevê que trabalharão com a plataforma e definir os seus níveis de acesso. Depois de a plataforma estar totalmente pronta para ser aplicada é necessário fazer formação prática aos colaboradores com acesso a dispositivos móveis ou a computadores enquanto é dada a explicação. Foi também elaborado um manual que se encontra no Anexo V. Será também criada uma ajuda do tipo chat na qual os utilizadores poderão comunicar diretamente com o escritório cada vez que surja uma dúvida. Para que a implementação do projeto tenha êxito devem ser passados para a plataforma as obras que estão a decorrer atualmente e deve ser estimulado o abandono do anterior sistema de pasta armazenado no servidor central. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 120 Numa primeira fase a impressão dos códigos será feita fora da MEEC-PE uma vez que a impressora e material de impressão ideal para as condições a que vão ser sujeitos ainda não foram encontradas. O pessoal do estaleiro ficará responsável pela colocação dos códigos nos produtos e por fotografar os produtos antes de serem despachados. B) CLIENTES E DONO DE OBRA Depois de toda a informação interna estar preparada, os clientes e donos de obra receberão um email de apresentação do MERC expondo os seus objetivos e vantagens e pedindo colaboração. À medida que se forem fazendo novas obras serão atribuídas credenciais aos clientes e aos donos de obra. Para implementação em obra será também enviado um email a apresentar o MERC e a solicitar preenchimento das checklist. Numa primeira fase, além de fornecer um manual ou tutorial do tipo “Pergunta – Resposta” deverá haver acompanhamento em obra para os encarregados. A MEEC-PE entrará em contacto com os fornecedores de telecomunicações no sentido de fornecer os equipamentos adequados à utilização em obra. Ao longo de um período inicial de pelo menos 2 anos deverá haver uma especial atenção ao índice de utilização por parte dos clientes e donos de obra da aplicação e deverão ser feitos inquéritos de satisfação e pedidos de sugestões, uma vez que, caso a aplicação não vá de encontro às necessidades dos utilizadores, ou seja de difícil utilização, rapidamente será evitada e tornar-se-á obsoleta. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 121 8 CONCLUSÃO 8.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS Os aparelhos de apoio e as juntas de dilatação, apesar de à primeira vista não terem muito em comum, são dispositivos constituídos pelas mesmas matérias-primas e, por isso, são habitualmente fabricados e comercializados pelas mesmas empresas. Os aparelhos de apoio são elementos estruturais de ligação que permitem a transmissão de forças entre a superestrutura da obra de arte e o seu suporte e que são, por isso, elementos essenciais para o correto funcionamento da estrutura na qual se inserem. Por outro lado, as juntas de dilatação são elementos de desgaste que têm como função garantir movimentos relativos entre duas partes da estrutura ao nível do pavimento, contribuindo assim para garantir o conforto dos utentes da via e a continuidade do pavimento na zona dos deslocamentos. Neste trabalho caracterizaram-se os vários tipos de aparelhos de apoio de onde se concluiu que:  Os aparelhos de apoio metálicos, apesar de hoje em dia não serem instalados com tanta frequência, ainda estão presentes em muitas obras de arte construídas no século passado e cuja manutenção é muitas vezes necessária;  Os aparelhos de apoio de elastómero são utilizados para pequenas cargas, tendo a vantagem de possuir grande durabilidade e um baixo custo;  Os aparelhos de apoio de panela, juntamente com os de elastómero, são o tipo de aparelhos mais instalados em Portugal, apresentando boas características no que se refere ao suporte de cargas e de deslocamentos, devido à tecnologia desenvolvida com o elastómero e o PTFE;  Os aparelhos de apoio sísmicos são cada vez mais instalados, no entanto, são habitualmente caros e necessitam de manutenção frequente, principalmente aqueles que têm acoplados a si aparelhos oleodinâmicos. Foram também caracterizados os tipos de juntas de dilatação mais presentes no mercado. Dessa caracterização sobressaíram as seguintes conclusões:  No que toca a pequenas amplitudes, apesar de ainda estarem presentes em algumas estradas com menor intensidade de tráfego, alguns tipos de juntas como juntas abertas, juntas ocultas sob pavimentos contínuo e juntas seladas com material elástico já não são instaladas;  Atualmente, para a instalação de juntas de dilatação de pequena amplitude, são utilizadas juntas de betume modificado por terem baixo custo de instalação, serem fáceis de reparar e impermeáveis, além de serem silenciosas e proporcionarem bom conforto aos utentes; Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 122  Relativamente à instalação de juntas de dilatação com maior amplitude, as mais instaladas em Portugal são as juntas de elastómero armado, para amplitudes médias, e as juntas de elastómero armado compostas para grandes amplitudes. Estes tipos de juntas são utilizados por serem de fácil instalação e substituição, por terem uma grande durabilidade desde que devidamente mantidas e por terem um custo competitivo quando comparadas com outros tipos de juntas para a mesma ordem de grandeza de amplitude. Uma vez que a presente dissertação foi desenvolvida em ambiente empresarial, foi elaborado um estudo mais cuidado da empresa, que revelou ter um grande potencial de crescimento nesta área de negócio, principalmente a nível internacional. No sentido de conhecer melhor os produtos comercializados pela MEEC-PE e os seus procedimentos de instalação e manutenção, foram realizadas uma série de visitas a obras e feito o acompanhamento, direção e participação nesses trabalhos. Este processo foi de grande importância, não só para compreender melhor todos os processos, mas foi também uma experiencia muito enriquecedora a nível profissional, na medida em que permitiu conhecer e trabalhar diretamente em ambiente real de construção. Durante as visitas e acompanhamento de trabalhos foi possível verificar que, por má instalação no caso dos aparelhos de apoio e por falta de atenção às necessidades de manutenção dos produtos em questão, principalmente no caso das beneficiações de juntas de dilatação, existe uma necessidade de intervenção para reparação ou substituição destes elementos antes do tempo que seria expectável. No seguimento destes trabalhos, e com o intuito de contribuir para aumentar a durabilidade tanto dos aparelhos de apoio como das juntas de dilatação, foram elaborados um conjunto de casos de estudo nos quais se caracterizaram anomalias encontradas, descrevendo as causas e consequências e propondo reparações e ações preventivas. Para todas as anomalias cujos procedimentos de instalação se consideraram adequados, mas para as quais se identificaram erros de execução, foram feitas recomendações que, com base nas causas identificadas, se pensa que contribuirão fortemente para evitar as anomalias descritas. Relativamente a anomalias cuja adequabilidade dos procedimentos de instalação foi posta em causa, nomeadamente a instalação da tela e das bandas de transição, foi feita uma sugestão de melhoria do procedimento utilizado. 8.2 PRINCIPAIS RESULTADOS OBTIDOS Do estudo feito a partir dos casos recolhidos foi possível retirar algumas conclusões que, numa segunda fase, permitiram elaborar uma metodologia que poderá contribuir para a durabilidade dos dispositivos. Relativamente aos aparelhos de apoio, foram registadas e caracterizadas dezassete anomalias das quais é possível concluir que:  Existe por parte dos operários instaladores dos aparelhos de apoio, falta de conhecimento relativamente aos procedimentos de instalação;  Esta falta de conhecimento deve-se ao facto de os operários não terem formação para a instalação dos aparelhos de apoio, e também ao facto de os manuais com os procedimentos de instalação serem demasiado técnicos e extensos;  Dessa falta de conhecimento decorrem erros na instalação dos aparelhos de apoio como, por exemplo, não retirar as chapas de travamento ou retirar a cortina anti-poeiras; Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 123  Existe também uma falta de consciência da importância da correta instalação dos dispositivos, tanto para o correto funcionamento da estrutura, como para uma vida útil mais alargada;  Assim, os aparelhos de apoio não são manuseados com o cuidado requerido além de, muitas vezes, serem manipulados outros materiais perto dos aparelhos de apoio sem ter o cuidado de os proteger, originando anomalias como salpicos de grout na placa de aço inoxidável;  A falta de cuidado ou a incorreta instalação dos aparelhos de apoio leva à necessidade de intervenções de manutenção num espaço de tempo muito curto, menos de um ano e, muitas vezes, criam-se anomalias que não têm possibilidade de reparação. No que toca às juntas de dilatação foram registadas e caracterizadas onze anomalias das quais se retiraram as seguintes conclusões:  As anomalias nas juntas de dilatação, por serem instaladas por equipas especializadas, decorrem habitualmente do esperado desgaste dos seus materiais constituintes;  Por vezes foram registadas anomalias devido a circunstâncias alheias à equipa instaladora, como abertura antecipada de trânsito, causando deterioração da banda de transição ou a erros de execução por parte da equipa de pavimentações;  A deterioração das bandas de transição foi identificada como uma das anomalias mais correntes, motivo pelo qual se acrescentou ao anterior procedimento de instalação, um reforço de armação que, podendo não resolver o problema, contribuirá certamente para a sua diminuição;  Apesar de ter sido apresentado juntamente com as anomalias dos aparelhos de apoio por serem estes a sofrer as consequências de uma má execução, a colocação de uma nova tela que conduz as águas ao extremo do encontro é outra alteração que foi proposta ao procedimento de instalação de juntas de dilatação de elastómero armado;  Uma vez que as juntas de dilatação são elementos de desgaste, algumas das anomalias são expectáveis; no entanto, a sua gravidade e frequência pode ser reduzida se for feita uma manutenção mais frequente, tornando esta mais preventiva que corretiva. Assim, tendo por base as recomendações e sugestões de alterações aos procedimentos já referidos, desenvolveu-se uma metodologia de gestão corrente para melhorar o controlo de qualidade dos processos causadores das anomalias. Esta metodologia consiste na sistematização de todos os procedimentos de uma forma simples a acessível que permite acompanhar os trabalhos realizados em obra durante a instalação ou manutenção, através do preenchimento de checklists. Apesar de a metodologia com recurso a utilização de checklists ser prática e estar provada noutras áreas como sendo uma ferramenta útil, no que toca à execução de trabalhos mais complexos, em ambiente de obra, existe uma tendência para serem ignoradas e preenchidas de forma repetida no final da obra ou no final da execução dos trabalhos. De forma a evitar a situação descrita e com o propósito de permitir a utilização a nível internacional foi proposta a criação de uma base de dados com acesso através de uma App Webmobile. A criação desta App Webmobile tem como principais vantagens:  Arquivar e tratar a informação inserida automaticamente;  Possibilitar a sua utilização independentemente da localização geográfica e em qualquer dispositivo móvel, desde que tenha acesso a wifi ou a dados;  Acompanhar os trabalhos da obra sem necessidade de deslocação de meios humanos; Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 124  Apoiar a instalação e a inspeção dos dispositivos;  Identificar necessidades de manutenção dos equipamentos;  Dar apoio constante ao empreiteiro geral e acesso remoto e imediato a toda a informação;  Rápido acesso à informação pretendida através da leitura de códigos QR;  Enviar notificações a prevenir da necessidade de inspeção ou manutenção de um equipamento;  Criar PDFs com os resultados das atividades efetuadas em campo. A elaboração da programação e dos layouts da aplicação foi entregue a uma empresa externa, motivo pelo qual o seu desenvolvimento não pode ser acompanhado como teria sido do interesse deste trabalho. Pelo mesmo motivo, apesar de ter sido entregue uma versão beta apresentada no Capítulo 7, esta ainda não está totalmente funcional pelo que não faria sentido levar a cabo os testes piloto habitualmente apresentados nestes casos. Independentemente deste desvio do que seria desejável, sentiu-se por parte da organização bastante agrado nas potencialidades e vantagens que esta aplicação pode trazer à área de negócio, uma vez que a sua implementação já está prevista. No entanto, é importante ter em conta que a implementação de um software deste tipo só pode ser avaliada a longo prazo uma vez que, apesar de ser habitual um entusiamo inicial na adesão a uma nova tecnologia como esta, essa mesma tecnologia só pode ser considerada um sucesso e totalmente implementada quando, ao fim de dois ou três anos, se revele indispensável para o funcionamento do departamento. 8.3 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS Durante a elaboração desta dissertação foram identificadas algumas debilidades na área dos aparelhos de apoio e das juntas de dilatação que constituem oportunidades de desenvolvimento futuro. Aquando da pesquisa efetuada no sentido de encontrar informação sobre aparelhos de apoio e juntas de dilatação e quais as suas anomalias, concluiu-se que a grande maioria dos documentos existentes em Portugal são antigos, sendo que os únicos trabalhos atuais desenvolvidos em Portugal foram objeto de teses de mestrado no Instituto Superior Técnico. Em segundo lugar, foi possível constatar que a informação relativa ao dimensionamento de aparelhos de apoio e de juntas de dilatação não é objeto do ensino em Portugal, e que os gabinetes de projetistas apenas calculam as cargas e deslocamentos a que estes dispositivos são submetidos, sendo o dimensionamento dos próprios equipamentos feito pelos fornecedores, que mantêm assim a exclusividade do conhecimento. Neste contexto foi identificada uma oportunidade de tentativa de divulgação da importância dos aparelhos de apoio e juntas de dilatação na comunidade científica com interesse neste tema, realçando os encargos que existem atualmente por falta de gestão na manutenção ou de conhecimento na instalação. Relativamente à metodologia desenvolvida, e tendo em conta que cada vez mais se começam a desenvolver na construção civil softwares de gestão que facilitam a instalação e manutenção de produtos, este trabalho considerado inovador, principalmente na empresa em que foi desenvolvido, poderá futuramente vir a integrar um software mais abrangente como é o caso do Building Information Modeling (BIM). Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 125 Eventualmente, caso a implementação deste projeto seja bem-sucedida a longo prazo, poderá ser estudada a implementação desta aplicação noutras áreas de negócio da empresa. Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 126 Durabilidade de Aparelhos de Apoio e Juntas de Dilatação em Obras de Arte Especiais 127 BIBLIOGRAFIA AGOM - AGOM - Company Profile. AGOM - AGOM E-Link Elastomeric Bearings. MILANO, ITALIA: 2013a. AGOM - AGOM Expansion Joints. Milano, Italia: 2013b. 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