Introdução

As Obras de Arte Especiais (OAEs) são estruturas portantes essenciais na composição da infraestrutura em estradas, centros urbanos, plantas industriais e em muitas outras aplicações, onde se faz necessário transpor obstáculos físicos. Estas estruturas, que podem ser pontes, pontilhões, viadutos, aquedutos, passarelas ou similares, apresentam algumas particularidades em comparação a outros ativos estruturais, que devem ser consideradas na gestão de integridade para garantir segurança e durabilidade.

As OAEs, pela sua própria finalidade, comumente apresentam algumas características desafiadoras. Como exemplos, têm-se:

• Acessibilidade restrita na superestrutura e mesoestrutura;
• Regiões da estrutura sem ângulo de visibilidade para inspeção direta;
• Usuários dos ativos permanecem nestes durante apenas alguns segundos ou minutos;
• Os gestores ou órgãos responsáveis geralmente estão alocados a longas distâncias da estrutura;
• Os esforços solicitantes são significativos e tendem a aumentar com os anos;
• As interações geotécnicas e/ou hidrológicas são dinâmicas e sofrem modificações em curto e médio prazo;
• Manutenções e inspeções demandam logística complexa;
• Sistemas de monitoramento contínuo são mais suscetíveis a vandalismos ou furtos e podem requerer fontes de energia alternativas.

As Obras de Arte, em sua maioria, tiveram seu desenvolvimento orientado pelas pontes rodoviárias e, considerando a malha rodoviária brasileira, majoritariamente estruturas de concreto armado e/ou concreto protendido. A história registrou que a primeira ponte em concreto armado no Brasil foi construída em 1889, na cidade de São Paulo, e a primeira ponte em concreto protendido em 1940, a ponte Rio Galeão, na cidade do Rio de Janeiro, apresentada na Figura 2.

Com a evolução das obras de pontes de concreto no Brasil, iniciou-se também a publicação de normas técnicas, sendo a primeira normativa nacional específica para projetos de pontes de concreto a ABNT NB-2, de 1946, atualmente substituída pela ABNT NBR 7187:2022. Posteriormente, foram desenvolvidas normativas específicas para garantir a integridade estrutural destas pontes e outros tipos de OAEs durante sua vida útil.

A norma ABNT NBR 7187:2022 recomenda a necessidade de verificação numérica para compreender o comportamento de pontes e outras OAEs, quando for constatada alguma anomalia de caráter estrutural nas inspeções ou quando não houver os projetos estruturais originais. Indica-se que a análise estrutural deve ser realizada por cálculo numérico, seja para verificação da condição atual, dimensionamento de um possível reforço por incapacidade de algum elemento ou necessidade de aumento das solicitações.    

As inspeções, manutenções e intervenções dessas estruturas em território nacional devem atender às normas ABNT NBR 9452 – Inspeção de pontes, viadutos e passarelas – Procedimento e ABNT NBR 16230 – Inspeção de estruturas de concreto – Qualificação e certificação de pessoal – Requisitos. Estas normas e as demais vinculadas contemplam aspectos básicos de segurança estrutural, durabilidade e gestão de ativos, como periodicidade e parâmetros mínimos da inspeção, padronização de nomenclaturas e relatórios, bem como exigir a capacitação e certificação dos inspetores que irão vistoriar, ensaiar e analisar estes ativos.

Um dos principais aspectos práticos exigidos pelas normas e que podem ser destacados para os gestores responsáveis por esses ativos são os tipos de inspeções e sua periodicidade máxima. Os dois tipos mais comuns são: inspeção periódica e a inspeção especial, sendo a inspeção periódica de caráter minimamente tátil-visual, enquanto para a inspeção especial se torna altamente indicado a realização de técnicas de ensaios, com os respectivos prazos indicados a seguir, na Tabela 1.

Nível de Inspeção	Periodicidade Máxima	Critério de Prorrogação
Inspeção Rotineira	1 ano	–
	2 anos	OAE ferroviária sob concessão / Ter obtido classificação boa ou excelente em todos os itens na última inspeção
Inspeção Especial	5 anos	–
	8 anos	Ter obtido classificação boa ou excelente em todos os itens na última inspeção / Ter acessibilidade total na última inspeção

Na inspeção especial, ensaios e levantamentos podem ser necessários e devem ser definidos para a OAE conforme critério do profissional responsável pela análise, segundo preconizado na ABNT NBR 9452 e 7187. Este escopo de ensaios e outras investigações são definidas considerando o sistema estrutural, histórico da estrutura, hipóteses de causa de falhas, ausência de informações de projeto, entre outros parâmetros que podem influenciar no projeto de manutenções ou ações corretivas.

Com ênfase nas pontes em estruturas de concreto, que conferem a maior parcela em território nacional, estão apresentados na Tabela 2 os principais objetivos que demandam investigações adicionais e os ensaios mais indicados, respectivamente.

Objetivos	Ensaios e levantamentos
Avaliação da qualidade do concreto e Localização/Caracterização/Monitoramento de falhas	Ultrassonografia / Tomografia Ultrassônicas / Esclerometria / Impact-Echo / Penetração de pinos / Instrumentação de movimentação
Avaliação da conservação das armaduras / definição do plano de intervenções preditivas e corretivas	Profundidade de carbonatação ou frente de cloretos, Resistividade elétrica do concreto, Potencial de corrosão e Levantamento dos cobrimentos
Levantamento ‘As Is’ estrutural / Verificação de desempenho mecânico / Parâmetros para projeto de reforço	Detecção das armaduras, escaneamento a laser, prova de carga estática e dinâmica, extração de testemunhos
Inspeção Indireta/Remota de pontos inacessíveis	Drone aéreo, drone terrestre, boroscopia e ROV (subaquático)

Avaliação da qualidade do concreto e localização/caracterização/monitoramento de falhas

Os principais ensaios utilizados para este objetivo são a ULTRASSONOGRAFIA e a TOMOGRAFIA ULTRASSÔNICA, ensaios totalmente não destrutivos, que não produzem radiação ionizante e que se baseiam no princípio físico da propagação de ondas mecânicas, ultrassônicas, de forma convencional ou phased array.

Os ensaios de princípio ultrassônico têm uma grande capacidade de abrangência, podendo analisar regiões profundas das peças, como por exemplo uma viga de concreto com 1 metro de largura e até dimensões bem maiores de percurso, apresentando boa precisão e elevada sensibilidade para vazios, fissuras e variação de material, conforme apresentado na Figura 6.

Avaliação da conservação das armaduras / Definição do plano de intervenções preditivas e corretivas

Os ensaios físico-químicos e eletroquímicos apresentam a condição em que as armaduras se encontram e o processo deletério que está instalado no elemento, ou mesmo que tende a se instalar nos próximos anos. Estes ensaios fornecem parâmetros essenciais para uma intervenção assertiva, racional e específica para cada região da estrutura, gerando economia de recursos para o cliente.

A determinação do teor de contaminantes no concreto ao longo da profundidade e a determinação dos cobrimentos médios das armaduras em cada elemento estrutural são importantes para avaliar a ocorrência de processos corrosivos, alimentar modelos para predizer a vida útil residual do elemento sem intervenção e definir métodos de tratamento com as respectivas áreas de abrangência, conforme Figura 7.

Levantamento ‘as is’ estrutural

Os modelos computacionais devidamente construídos com as informações de armação, propriedades do concreto, geometria e carregamentos previstos ainda assim devem ser calibrados com o comportamento real da estrutura para sua validação.

Os ensaios de prova de carga estática e dinâmica apresentam as deformações, frequências e amplitudes de movimento, permitindo verificar se estes estão adequados e sendo previstos pelo modelo computacional. A amplificação de movimento por imagem é uma das técnicas mais modernas para verificar o comportamento de uma estrutura em tempo real.

Nesta metodologia, a Kot Engenharia utiliza um sistema composto por câmeras de alta resolução e velocidade, lentes, computadores e sistemas de iluminação, sendo capaz de realizar medições com alta precisão (veja um outro exemplo de aplicação da câmera). O software da câmera transforma os pixels da imagem em “sensores”, que medem a amplitude dos movimentos. Como resultado, tem-se o espectro de vibração e a forma da onda no tempo, conforme Figura 8.

Inspeção indireta/remota de pontos inacessíveis

Ter acesso a todos os elementos e regiões de uma OAE é algo fundamental para a segurança estrutural e um item destacado nas normativas específicas para estas estruturas. Desta forma, faz-se necessário o uso de equipamentos de inspeção remota em algumas situações.

Os drones aéreos são equipamentos indispensáveis nas inspeções de grandes estruturas e podem ser acoplados a câmeras infravermelho, sensores liDAR, D-RTK, câmeras de luz visível, entre outros, trazendo maior precisão na coleta dos dados que são posteriormente processados para geração de modelos tridimensionais, conforme Figura 9.

Conclusão

A conservação e gestão da integridade estrutural das OAEs são exigências normativas e possuem importância vital para o ativo e seus usuários. Tendo isso em vista, é necessária uma abordagem holística e com recursos tecnológicos avançados, incluindo seguir normas rigorosas, técnicas de inspeção e ensaios não destrutivos de última geração.

Além disso, a análise numérica aliada à expertise de profissionais qualificados possibilita o estudo e a compreensão do comportamento estrutural das OAEs. Essa abordagem fundamenta e direciona tomadas de decisões assertivas para proposição de reforços e de reparos, frente à degradação, alterações nas condições de projeto ou aumento das solicitações estruturais. Portanto, investir em tecnologias de inspeção e análises estruturais avançadas é essencial para estender a vida útil, promover a segurança e a funcionalidade das OAEs.

A Kot possui um time de profissionais qualificados, tanto para a utilização de equipamentos avançados quanto para avaliação, seleção e aplicação das metodologias e soluções mais aplicáveis para o seu negócio e seu ativo. Entre agora mesmo em contato com nosso time para maiores informações!

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