UNIVERSIDADE NORTE DO PARANÁ

Londrina 2017

GABRIELI MARQUART MARQUES

ANÁLISES DOS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUBMERSAS USADAS PARA PONTES

Londrina

2017

ANÁLISES DOS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUBMERSAS USADAS PARA PONTES

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à UNOPAR – Universidade Norte do Paraná, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Civil.

Orientador: Profª. Drª. Flávia Gonçalves

GABRIELI MARQUART MARQUES

GABRIELI MARQUART MARQUES

ANÁLISES DOS TIPOS DE FUNDAÇÕES SUBMERSAS USADAS PARA PONTES

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à UNOPAR – Universidade Norte do Paraná, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Civil.

BANCA EXAMINADORA

Prof. Me. Caio Cesar Veloso Acosta

Prof. Dr. Tiago Dutra Galvão

Londrina, 04 de Dezembro de 2017

Dedico este trabalho à Deus, nosso

Criador, Autor de toda obra, por me

mostrar que tudo é possível. Basta ter fé.

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus, pois só estamos neste mundo devido a Ele. Sempre

esteve comigo em todos os momentos de alegria e fraqueza, me ajudando a manter

o foco e com fé estar realizando um dos meus maiores sonhos.

Aos meus pais, por me darem a oportunidade de estudar para ter um futuro

promissor. Por sempre acreditar em mim, mostrar que sou capaz e por serem os

maiores incentivadores nesta jornada.

Obrigada minha irmã, cunhado e sobrinhas, que na minha ausência devido aos

estudos, me apoiaram e mostram que o futuro só depende do presente.

Aos meus avós, tanto materno quanto paterno, se fizeram presentes, não de

corpo, mas em pensamentos. Por muitas vezes fraquejei, mas venci cada batalha

tendo eles junto comigo. Tudo o que sou é devido a eles.

Obrigada a todos na minha família que sempre me incentivaram para chegar

onde cheguei.

Aos meus amigos de infância e aos que eu tive o prazer de conhecer neste

período de faculdade, que serão meus futuros companheiros de trabalho, que sempre

me apoiaram de alguma maneira e vão continuar presente na minha vida sem dúvidas.

Obrigada aos professores, por me proporcionar conhecimento, por dedicar seu

tempo ensinando para minha formação.

A Instituição pela recepção e pela oportunidade de fazer parte da primeira turma

de engenharia civil da universidade.

MARQUES, Gabrieli Marquart. Análise dos tipos de fundações submersas usadas para pontes. 2017. 44. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Norte do Paraná, Londrina, 2017.

RESUMO

A fundação das pontes submersas, tem sua importância como qualquer obra a ser feita. Ela faz parte da infraestrutura de uma ponte, que tem como função suportar as cargas transmitidas por lajes, vigas e pilares para o solo. A ponte por sua vez, tem a finalidade de transpor obstáculos, dando continuidade a uma via qualquer. O objetivo deste trabalho é retratar e compreender os diversos métodos existentes de fundações em águas, compreendendo que só depende do tipo de solo para ser realizada sua escolha. Apresentando três exemplos de pontes construídas no Brasil, com diferentes tipos de fundações, para uma melhor visão sobre o assunto. E por fim, por ser uma obra exposta à desgastes, deve haver inspeções para verificar a real situação da fundação, através de equipamentos e pessoas especializadas para este tipo de atividade, gerando relatórios para que em acompanhamentos futuros saber qual atitude venha a ser tomada.

Palavras-chave: Fundação; Pontes; Inspeção; Submersa;

MARQUES, Gabrieli Marquart. Análise dos tipos de fundações submersas usadas para pontes. 2017. 44. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Norte do Paraná, Londrina, 2017.

ABSTRACT

The foundation of underwater bridges has it importance as any other construction to be built. It is part of the infrastructure of a bridge, whose function is to support the loads transmitted by slabs, beams and pillars to the ground. The goal of this work is to describe and understand the several existing methods of underwater foundations, considering that its choice only depends on the type of the soil. This essay will present three examples of bridges built in Brazil, with different types of foundations, to give a better vision about the subject. And finally, because it is a work exposed to wear, there should be inspections to verify the real situation of the foundation, through equipment and people specialized for this type of activity, generating reports so that in future follow-ups know what attitude to take.

Key-words: Foundation; Bridges; Inspections; Underwater;

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Característica da estrutura de uma ponte .............................................. 16

Figura 2 – Camisa metálica ..................................................................................... 18

Figura 3 – Execução da estaca Franki. ................................................................... 19

Figura 4 – Execução da estaca escavada com lama bentonítica ............................ 20

Figura 5 – Execução da estaca hélice contínua. ..................................................... 21

Figura 6 – Tubulão com ar comprimido. .................................................................. 23

Figura 7 – Caixão a ar comprimido. ......................................................................... 25

Figura 8 – Ponte Rio Negro ..................................................................................... 26

Figura 9 – Sondagem em água ............................................................................... 28

Figura 10 – Característica da fundação. .................................................................. 28

Figura 11 – Ponte Juscelino Kubitscheck ................................................................ 29

Figura 12 – Cravação da Camisa Metálica. ............................................................. 31

Figura 13 – Pilares Centrais. ................................................................................... 32

Figura 14 – Ponte estaiada sobre o Rio Paranaíba. ................................................ 33

Figura 15 – Cravação da Camisa Metálica .............................................................. 34

Figura 16 – Bloco de fundação ................................................................................ 35

Figura 17 – Profissional de Inspeção Submersa. .................................................... 40

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Resumo da obra Ponte Rio Negro ......................................................... 27

Tabela 2 – Resumo da obra Ponte JK ..................................................................... 30

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 13

1.1 PROBEMA DE PESQUISA ............................................................................. 13

1.2 OBJETIVOS .................................................................................................... 14

1.2.1 Objetivo Geral.......................................................................................... 14

1.2.2 Objetivo Específico .................................................................................. 14

1.3 JUSTIFICATIVA .............................................................................................. 14

2 METODOLOGIA.................................................................................................15

3 FUNDAÇÕES DE PONTE..................................................................................16

3.1 PONTES ......................................................................................................... 16

3.2 FUNDAÇÃO PROFUNDA ............................................................................... 17

3.3 TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS PARA PONTES ............................... 17

3.3.1 Estacas .................................................................................................... 17

3.3.1.1 Estaca Franki ..........................................................................................18

3.3.1.2 Estaca escavada com lama bentonítica .................................................20

3.3.1.3 Estaca hélice contínua ...........................................................................21

3.3.2 Tubulão ................................................................................................... 22

3.3.2.1 Tubulão com ar comprimido ...................................................................22

3.3.3 Caixões........................................................................................................................24

3.3.3.1 Caixões pneumáticos ou a ar comprimido .............................................24

4 EXEMPLO DE FUNDAÇÃO DE PONTES BRASILEIRAS....................................26

4.1 PONTE RIO NEGRO.......................................................................................26

4.1.1 Dados Gerais da Obra ...............................................................................26

4.1.2 Fundação em Água....................................................................................27

4.2 PONTE JUSCELINO KUBITSCHEK....................................................................29

4.2.1 Dados Gerais da Obra................................................................................30

4.2.2 Fundação....................................................................................................30

4.3 PONTE DO PORTO DE ALENCASTRO..............................................................32

4.3.1 Fundação....................................................................................................33

3 INSPEÇÕES SUBMERSAS .................................................................................. 36

5.1 CRITÉRIOS..........................................................................................................36

5.2 MÉTODOS...........................................................................................................37

5.3 TIPOS DE INSPEÇÃO.........................................................................................37

5.3.1 Cadastral....................................................................................................38

5.3.2 Rotineira.....................................................................................................38

5.3.3 Excepcional................................................................................................38

5.3.4 Especial......................................................................................................39

5.3.5 Intermediária...............................................................................................39

5.4 EQUIPAMENTOS.................................................................................................39

5.5 ATIVIADES MÍNIMAS..........................................................................................40

CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................... 42

REFERÊNCIAS......................................................................................................... 43

13

1 INTRODUÇÃO

Para que qualquer construção permaneça estável, sem sofrer rupturas e

instabilidade é necessário que haja suporte. E esse suporte, é praticamente o papel

da fundação na construção civil, que são estruturas responsáveis por transmitir as

cargas das construções ao solo e, por isso, devem ter resistência adequada para

suportar todas as tensões nela transmitidas.

A fim de se tornar uma estrutura eficaz, o solo necessita ter resistência e rigidez

adequadas para não sofrer rupturas ou deformações que comprometam a construção.

Logo, nas pontes a função da fundação não poderia ser diferente, já que a mesma faz

parte da infraestrutura da ponte.

A infraestrutura é a parte da ponte constituída por elementos que se destinam

a apoiar o terreno (rocha ou solo) os esforços transmitidos da superestrutura (vigas e

lajes) para a mesoestrutura (pilares).

Quanto a denominação de ponte, esta destina-se a permitir a transposição de

obstáculos à continuidade de uma via de comunicação qualquer.

O presente trabalho buscou abordar o tema de fundações para pontes

construídas sobre os rios ou mares, necessitando de uma fundação diferenciada,

neste caso submersa. Logo ressaltado os tipos de fundações profundas, que são

empregadas para a sustentação da ponte, descrevendo cada uma delas e destacando

em qual solo é adequada sua construção.

1.1 PROBEMA DE PESQUISA

As construções de Pontes são as principais obras executadas em direto contato

com a água. Essa obra necessita de grande cautela que garantam a sua durabilidade

com o passar dos anos, e para que isso aconteça é preciso de uma fundação viável.

Sabendo disso, quais os tipos de fundações submersas mais usuais para pontes, e

qual o critério usado para elas serem estabelecidas?

14

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo Geral

Compreender os diferentes métodos construtivos relacionados a fundação

empregados para pontes.

1.2.2 Objetivo Específico

Citar e descrever os tipos de fundação submersas usadas para pontes;

Relatar as fundações executadas na Ponte Rio Negro, Ponte Juscelino

Kubitschek e na Ponte de Porto de Alencastro.

Explicar como é realizado o processo de inspeção submersa das pontes.

1.3 JUSTIFICATIVA

Pode-se afirmar que a fundação, seja a mesma de qualquer modelo de

construção, desempenha uma das funções mais importantes da estrutura. É

responsável pelas condições de estabilidade e conservação estética do projeto. No

desenvolvimento de execução da fundação, é necessário que haja uma fiscalização

rigorosa e uma eficaz mão-de-obra, para não apresentar riscos a construção.

Por isso, compreendeu-se, a necessidade de apresentar este trabalho, que

justifica o interesse pessoal motivados por dúvidas constantes, trazendo o

conhecimento sobre as fundações submersas usadas para pontes.

As fundações que foram apresentadas, são as mais usuais no mercado da

construção civil, que são empregadas no Brasil, citando como exemplo as Pontes do

Rio Negro, Juscelino Kubitschek e do Porto de Alencastro.

15

2 METODOLOGIA

Este estudo sobre os tipos de fundações submersas usadas para pontes pode

ser classificado como uma pesquisa bibliográfica, a partir de materiais, como

apostilas, trabalhos e artigos já publicados.

A pesquisa foi dividida em cinco etapas.

Primeiramente abordou-se o tema pontes, explicando como é definida e quais

fatores influenciam para a escolha da mesma, mencionando como sua estrutura é

dividida até a fundação.

Em seguida, realizou-se uma breve introdução sobre fundações profundas, que

é o tipo de fundação usada para se construir uma ponte.

Para dar continuidade, selecionou-se os tipos de fundações submersas que

atendem aos requisitos selecionados para a construção de pontes, analisando os tipos

de solos para melhor execução.

Será analisado as fundações de três pontes brasileiras, sendo elas: Pontes do

Rio Negro, Juscelino Kubitschek e do Porto de Alencastro.

Finalizando descrevendo como são feitas as inspeções submersas, quais são

os tipos e os equipamentos utilizados.

16

3 FUNDAÇÕES DE PONTES

3.1 PONTES

A construção de pontes tem como objetivo transpor obstáculos como os rios,

mares, vales ou outros tipos de obstáculos naturais para dar continuidade de uma via

qualquer, seja ela ferroviária, rodoviária ou de passagem de pedestres.

Um dos fatores determinantes para escolher o tipo de ponte a ser usada é o

tamanho da área a se transpor, questões como clima, terreno também são muito

importante. Segundo Marchetti (2013), para que a mesma possa ser executada o

projeto precisa atender algumas condições como ser funcional sem deixar de oferecer

segurança, ser econômica e ter uma boa estética.

De acordo com o projeto de Magno e Moulin (2016), em termos estruturais a

ponte é dividida em: Superestrutura, Mesoestrutura e Infraestrutura.

Superestrutura: É a parte útil da obra, por onde se trafega, constitui as vigas e

lajes, responsável por receber as cargas da utilização e transmiti-las à meso e

infraestrutura.

Mesoestrutura: São os pilares e elementos de apoio, tem como função receber

as cargas da superestrutura e transmiti-las para a infraestrutura, sendo determinante

para a altura total da ponte.

Infraestrutura: É constituída pela fundação, seja sapatas, estacas com blocos

de coroamento ou tubulões, tem a função essencial de descarregar toda a carga da

ponte para o solo.

Figura 1 – Característica da estrutura de uma ponte.

Fonte: Debs e Takeya (2009, pg.4)

17

3.2 FUNDAÇÃO PROFUNDA

Na engenharia, o início de uma obra, independente do seu tamanho, acontece

através do ensaio de sondagem. É de extrema importância sua realização, pois devido

a ela obtemos o solo que será realizado o projeto. Sem a sua existência, dificulta o

restante do andamento da obra. Conhecendo o solo, identifica-se a escolha da

fundação que será empregada para a sustentação da estrutura que será realizada.

De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 1996), a fundação profunda é representada

por um elemento estrutural introduzido no solo cuja função é de suportar e transferir

as cargas até a base (resistência de ponta), por sua superfície lateral (resistência de

fuste) ou por uma união das duas.

São normalmente utilizadas quando os solos superficiais não apresentam

capacidade de suportar elevadas cargas, ou estão sujeitos a processos erosivos, e

também, quando existe a possibilidade da realização de uma escavação futura nas

proximidades da obra.

Segundo Fernando Rebouças Stucchi (2006), dentre as fundações profundas

para pontes, destacam-se: estacas (pré-moldadas, Franki ou escavadas), tubulões (a

ar comprimido, escavados mecanicamente ou mistos), e caixões (a céu aberto ou a

ar comprimido).

3.3 TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS PARA PONTES

3.3.1 Estacas

“Elemento de fundação profunda executado inteiramente por equipamentos

ou ferramentas, sem que, em qualquer fase de sua execução, haja descida

de operário. Os materiais empregados podem ser: madeira, aço, concreto

pré- moldado, concreto moldado in situ ou mistos.” (ABNT 6122, 1996, p. 2).

18

3.3.1.1 Estaca Franki:

A estaca Franki é moldada in loco, e tem como diferencial sua execução de

bulbo em sua ponta, aumentando a capacidades de carga da fundação, segundo o

Site PINI (2014).

Quanto as dimensões da estaca, podem variar de 30 a 70 centímetros de

diâmetro e podem alcançar uma profundidade de até 30 metros.

Podem ser executada em qualquer tipo de terreno, mesmo na presença de

lençol freático. Neste caso, por ser um solo mole é preciso adotar técnica para

fortalecer as paredes da fundação ou utilizar camisa metálica na concretagem.

Figura 2 – Camisa metálica.

Fonte: Camargo Corrêa (2010).

O processo de execução é definido em 4 etapas, conforme a Figura 3:

1. Cravação do tubo Franki;

2. Alargamento da base da estaca;

3. Colocação da armadura;

4. Concretagem do fuste e extração do tubo.

19

Figura 3 – Execução da estaca Franki.

Fonte: PINI (2014).

Na etapa 1, à estaca é realizada a partir da cravação do tubo metálico com

ajuda da “bucha”, que é a mistura de brita e areia. O pilão é solto por uma altura entre

5 e 7 metros para cravar o tubo.

O alargamento da base é feito na etapa 2, para aumentar a capacidade de

carga da estaca. Para isso, o tubo é preso para não descer enquanto o pilão expulsa

a bucha. Após a expulsão é lançado pequenas quantidades de concreto na base.

Na etapa 3, é introduzida a armação.

Para finalizar, na 4ª e última etapa, é feita a concretagem da estaca com a

remoção do tubo metálico, sempre com muito cuidado.

20

3.3.1.2 Estaca escavada com lama bentonítica

Segundo Mercia Barros (2003) a estaca escavada com lama bentonítica

proporciona uma fundação com capacidades de resistência de carga, através dos

métodos de escavação e estabilidade das paredes cavas, ocasionando uma fundação

capaz de atingir grandes profundidades e resistir a grandes cargas. Esse tipo de

fundação normalmente é executado em solo rochoso, pois a lama bentonítica facilita

a escavação para este tipo de solo.

Quanto a sua execução, inicia-se através da perfuração no terreno. Conforme

a escavação é feita, lança-se a lama bentonítica para evitar o desabamento do solo.

Com retirada do material, são colocadas as armações da fundação. Em seguida o

concreto é lançado, expulsando a lama do furo finalizando o processo de execução.

Este tipo de fundação não gera ruídos e vibrações (PINI, 2011).

Na Figura 4, está explicando o método de execução descrito acima com mais

detalhes.

Figura 4 – Execução da estaca escavada com lama bentonítica.

Fonte: PINI (2011).

21

3.3.1.3 Estaca hélice contínua

Segundo a NBR 6122 (ABNT, 1996, p. 3) estaca hélice contínua pode ser

definida como: “Tipo de fundação profunda constituída por concreto, moldada in loco

e executada por meio de trado contínuo e injeção de concreto pela própria haste do

trado.”

De acordo com Prof. Marangon (2008), a execução inicia através da

perfuração, que consiste na introdução da hélice no terreno por meio de movimento

rotacional proveniente de motores hidráulicos acoplados na extremidade superior da

hélice, até a cota de projeto, sem que em nenhum momento, a hélice seja retirada da

perfuração.

Devido a esta principal característica das estacas hélices contínua, a de não

permitir alívio do solo durante as etapas de escavação e concretagem, torna-se

possível a sua execução tanto em solos coesivos com arenosos, na presença ou não

de lençol freático.

Na figura 5, está ilustrado como são realizadas as etapas para a execução da

estaca hélice contínua.

Figura 5 – Execução da estaca hélice contínua.

Fonte: Lan (2010).

22

A execução da estaca hélice contínua tem seu início através da perfuração do

terreno com o trado. Após ter alcançado a altura desejada, é lançado o concreto sob

pressão preenchendo a cavidade deixado pelo trado que é retirado. A armação é

inserida em seguida, terminando a fundação.

3.3.2 Tubulão

“Elemento de fundação profunda, cilíndrico, em que, pelo menos na sua etapa

final, há descida de operário. Pode ser feito a céu aberto ou sob ar

comprimido (pneumático) e ter ou não base alargada. Pode ser executado

com ou sem revestimento, podendo este ser de aço ou de concreto. No caso

de revestimento de aço (camisa metálica), este poderá ser perdido ou

recuperado.” (ABNT 6122, 1996, p. 2).

3.3.2.1 Tubulão com ar comprimido

Segundo a notícia publicada no site da PINI, em março de 2004, o tubulão com

ar comprimido é o método recomendado para solos com presença de lençol freático

sem possibilidade de esgotamento, devido ao risco de desmoronamento das paredes

do fuste. É necessário encamisar a estrutura do fuste com anéis de concreto ou tubos

de aço, e alcançar o solo apropriado para fazer a base do tubulão.

A camisa representa uma segurança ao operário durante a descida manual em

um solo ruim e serve como apoio para a campânula, equipamento de compressão e

descompressão de ar que possibilita a atuação do poceiro abaixo do nível da água.

Os problemas durante a execução de tubulões a ar comprimido estão

relacionados à segurança dos operários durante a compressão e descompressão da

campânula. Por isso, esse tipo de fundação vem sendo adotado apenas para

construção de pontes, viadutos e obras com grandes carregamentos.

A Figura 6, está demonstrando o passo a passo de como é feito o processo de

execução de um tubulão a ar comprimido.

23

Figura 6 – Tubulão com ar comprimido.

Fonte: PINI (2004).

1- Para dar início a fundação é preciso fazer a terraplanagem do local e a

escavação preliminar, que é um poço geralmente de 1,5 a 2 metros de

profundidade. A escavação é feita manualmente ou com trado mecânico.

2- Monta-se uma forma de metal ou de madeira na qual é armada a ferragem do

tubulão. O comprimento é de 4 metros, sendo 2 metros dentro do solo e 2 metro

para fora.

3- Com as formas prontas, inicia-se a concretagem. Após a cura do concreto já

pode desenforma-las. São fixados chumbadores para acoplar a campânula na

extremidade superior.

24

4- Monta-se a campânula para comprimir o ar no tubulão. A medida em que é feita

a escavação, normalmente trechos de 1 m a 1,5 m, a campânula é retirada para

colocar as formas e armação, e em seguida concreta-las. A sequência é

repetida até que atinja a profundidade desejada.

4.1- Quando montada é pressurizada com compressores. Tem como função a

segurança dos profissionais que passam pelo processo de compressão e

descompressão para entrar no tubulão e fazer a escavação.

5- Após alcançar a profundidade dimensionada, é realizado o alargamento da

base.

6- Para finalizar o concreto é inserido na campânula por meio do “cachimbo” de

concretagem. Deve permanecer comprimido por 6 horas após a concretagem

da base.

3.3.3 Caixões

“Elemento de fundação profunda de forma prismática, concretado na

superfície e instalado por escavação interna. Na sua instalação pode-se usar ou não

ar comprimido e sua base pode ser alargada ou não.” (ABNT 6122, 1996, p. 2).

3.3.3.1 Caixões pneumáticos ou a ar comprimido

Na apostila de Introdução ao Estudo de Fundações o autor Eduardo Fernando

Orrico (2001) diz que esses caixões, são geralmente de concreto armado e

construídos sobre uma carreira, à margem da água ou sobre flutuadores, e rebocados

em seguida até o local da fundação onde são submergidos. Possuem em geral uma

grande câmara de trabalho a qual ligada à superfície por um ou vários compartimentos

circulares estanques, sobre os quais são fixadas as câmaras de compressão (figura

7).

Uma vez submergidos e fixadas as campânulas, os operários descem para a

câmara de trabalho realizando os serviços de preparo da fundação das mesmas

condições que nos tubulões a ar comprimido, demonstrado na Figura 7.

25

Figura 7 – Caixão a ar comprimido.

Fonte: Orrico (2001, pg. 10).

26

4 EXEMPLO DE FUNDAÇÃO DE PONTES BRASILEIRAS

4.1 PONTE RIO NEGRO

Segundo o site Grandes Construções (2010), em outubro de 2011 foi

inaugurada a Ponte Rio Negro (Figura 8), no estado do Amazonas, que interliga a

região metropolitana de Manaus à cidade de Iranduba. Tem uma extensão de 3.595

m, tornando-se assim a maior ponte do Brasil em água doce.

Foi construída pelo Consórcio Rio Negro, formado pelas empresas Camargo

Corrêa e Construbase Engenharia, com o intuito facilitar o escoamento da produção

agrícola, a integração regional, o incremento do turismo e o desenvolvimento urbano,

de acordo com o site Téchne-PINI (2010).

Figura 8 – Ponte Rio Negro.

Fonte: PINI (2011).

4.1.1 Dados Gerais da Obra

O mastro central da ponte, a partir do nível da água, possui uma altura de 185

metros, o qual permite a navegação em épocas de cheia de 55 m e na seca de 70 m.

Possui quatro faixas de tráfego, sendo duas em cada sentido, além de obter,

em ambos os lados, faixa de passeio para pedestres. Tem uma largura total de 20,70

m no trecho convencional e 22,60 m na parte estaiada.

27

Segundo o site PINI, a estrutura consumiu aproximadamente 15 mil toneladas

de aço, sendo eles divididos entre aço CA-50, CP-190 RB e CP-172 RB, de concreto

estrutural foi utilizado 161 mil m³, equivalente a 25 prédios de 20 andares.

Na Tabela 1, mostra um resumo geral da obra.

Tabela 1 – Resumo da obra Ponte Rio Negro.

Fonte: PINI (2011).

4.1.2 Fundação em Água

Como qualquer construção normal, para iniciar a obra, precisa-se saber qual o

tipo de solo do local desejado. Na obra da Ponte Rio Negro descobriram, através do

ensaio de sondagem (Figura 9), que o solo do Rio Negro era formado por areias,

rochas e até argila orgânica, o qual não possibilitaria a fundação prevista da obra que

seria a penetração de estacas inclinadas de 80 cm de diâmetro.

28

Figura 9 – Sondagem em água.

Fonte: Corrêa (2010).

De acordo com o site PINI (2010), para fazer a fundação da ponte estaiada

adotou-se estacas escavadas com lama bentonítica revestidas por camisa metálica,

devido ao tipo de solo que foi encontrado no rio.

Sua execução foi feita na forma convencional, igual ao método explicado na

página 20 deste trabalho. Primeiramente fez-se a escavação do solo e em seguida

coloca-se as camisas metálicas para fazer o lançamento da lama bentonítica, que

ocupará o espaço antes de ser preenchido pela água. Finalizando-se com o concreto

que expulsará a lama da camisa metálica.

Figura 10 – Característica da fundação.

Fonte: Corrêa (2010).

29

Na Figura 10 indica, aparentemente, como ficou disposta a fundação da ponte.

Foram utilizadas um total de 246 estacas, distribuídas nos 74 apoios, alguns

possuindo no mínimo 3 estacas e no máximo 36 estacas (como no caso dos apoios

do trecho estaiado). Cada uma delas consumiu, em média, 400 m³ a 450 m³ de

concreto.

Segundo Corrêa (2010) as dimensões das estacas, foram projetadas com 2,50

m de diâmetro nos trechos de maior profundidade, e os trechos de menor

profundidade e do mastro central com 2,20 m de diâmetro. O comprimento da mesma,

varia de 80 m a 100m.

Sobre as fundação em terra, foram utilizadas 3 tipos: fundação direta, estaca

hélice contínua e estaca raiz.

4.2 PONTE JUSCELINO KUBITSCHEK

A Ponte Juscelino Kubitschek (Figura 11), se encontra em Brasília, capital

brasileira, no Distrito Federal (DF), unindo o Lago Sul, Paranoá e São Sebastião à

parte central do Plano Piloto, através do Eixo Monumental, atravessando o Lago

Paranoá.

Segundo o site da PINI (2003) as construtoras responsáveis por esta obra feita

em terra e embaixo d’água foram a Via Dragados junto com a Usiminas Mecânica.

A estrutura é composta por um misto de concreto e aço sustentados por arcos

metálicos e estais, sobre pilares de concreto e fundações subaquáticas.

Figura 11 – Ponte Juscelino Kubitschek.

Fonte: Prezi (2011).

30

4.2.1 Dados Gerais da Obra

De acordo como trabalho feito por Regina (2013), a ponte foi inaugurada pelo

Arquiteto Alexandre Chan em Dezembro do 2002, obtendo um comprimento total de

travessia 1,2 km, duas pistas resultando largura de 24 metros, cada uma delas com

três faixas, as laterais possuem faixas de ciclovias e de pedestres com 1,5 metros de

largura.

Possui uma estrutura com 4 pilares submersos no lago Paranoá e 3 vãos com

240 metros, totalizando em 720m, que são sustentados por 3 arcos assimétricos tendo

seus cabos de aço tensionados.

Tabela 2 – Resumo da obra Ponte JK.

Fonte: PINI (2003).

4.2.2 Fundação

De acordo com o site Ecivil UFES (2011) a região de Brasília apresenta

diversidade de camadas de solo, senda elas de 13 tipos diferentes de subsolo, como

por exemplo o quartzito (que só não é mais duro do que o diamante), provocando um

31

aumento considerável na fundação. Devido a este problema, as fundação tiveram que

alcançar o solo estável em grande profundidade, sendo fincadas em até 65 metros.

Segundo a PINI (2003), nos vãos centrais as estacas verticais e inclinadas

foram realizadas por cravação de camisas metálicas, ilustrado na Figura 12,

perfuração e concretagem, e nos acessos foram feitos tubulões a ar comprimido.

Quanto aos blocos de fundação foram executados em formas de concreto, feitas

acima do nível da água, e depois de prontas foram colocadas em baixo d’água com

auxílio de macacos hidráulicos.

Para as fundações dos arcos foram dimensionados 30 tubulões verticais a ar

comprimido, com camisa metálica de 1,90 m de diâmetro, tendo sua base alargada

com 4 m de diâmetro após a perfuração de 8 m na camada de quartzito. Os blocos

dos arcos tem como dimensão 23 x 30 x 3,50 m, localizado 80 cm abaixo da cota do

Lago Paranoá.

Figura 12 – Cravação da Camisa Metálica.

Fonte: CPC Estruturas (2004).

Já na fundação dos pilares principais exigiu diferentes projetos de fundações.

Para o pilares P6 e P7, indicado na Figura 13, o bloco de fundação foi dimensionado

com um comprimento de 37,9 m, 21,7m de largura e altura de 4,60 m, para a sua

sustentação executaram 84 estacas, sendo 26 verticais e 58 inclinadas. Para o pilar

P8, o bloco possui uma dimensão de 39,9 m de comprimento, 21,9 m de largura e

uma altura de 4,60 m, foram usadas 24 estacas na vertical e 66 inclinadas com tubos

32

metálicos cravados e pinos de 1 m de diâmetro escavados nas camadas de alteração

de rocha, totalizando 90 estacas.

Figura 13 – Pilares Centrais.

Fonte: Blog Spot (2014).

4.3 PONTE DO PORTO DE ALENCASTRO

A Ponte estaiada sobre o Rio Paranaíba (Figura 14), está localizada na divisa

dos municípios de Carneirinho/MG e Porto de Alencastro/MS. Foi construída para,

além de interligar os dois Estados, impulsionar o desenvolvimento, resultando na

melhora dos transporte de produtos e pessoas, segundo a Téchne (2004).

Foi inaugurada em Outubro de 2003, e a empresa responsável pelo projeto é a

Noronha Engenharia, que na época tinha com diretor o Bernardo Golebiowski.

A Ponte possui uma extensão de 663 m de comprimento, com um vão central

de 350 metros e os vãos laterais com 155 metros.

33

Figura 14 – Ponte estaiada sobre o Rio Paranaíba.

Fonte: UFMS (2012).

4.3.1 Fundação

Os blocos centrais de fundação são constituídos por 20 tubulões, cada um

pinados à rocha e possuem, no trecho da lâmina d’água, camisas metálicas cravadas

com 40 m de altura.

De acordo com a Téchne (2004) as camisas metálicas foram fabricadas no Rio

de Janeiro, utilizando chapas de aço ASTM A36 com 12,7 mm de espessura, obtendo

um diâmetro nominal de 2 m. Foram transportadas prontas com um comprimento

individual de 12 m. Já no local da obra as camisas metálicas foram soldadas

manualmente resultando em comprimentos de 24 m e 48 m. Foi optado pelo uso do

martelo diesel Kobe, modelo K-46, por causa da energia da cravação do mesmo ser

superior à reação do solo e peso próprio da camisa, como mostra a Figura 15.

34

Figura 15 – Cravação da Camisa Metálica.

Fonte: ABECE (2004).

Para a escavação subaquática no interior da camisa optaram pelo processo Air

Lift, que é basicamente a introdução de um jato contínuo de ar comprimido no solo,

desagregando-o e expulsando-o através de um duto pra fora.

Na base do tubulão foi utilizado outro tipo de execução. Empregou-se uma

perfuratriz hidráulica, acoplada na camisa metálica, que refere-se a uma unidade

motriz, composta por transferência de energia e ferramenta de corte, associados ao

sistema de air lift. A escavação é feita em duas etapas, a primeira é feita por uma

broca menor e em seguida é alargada por uma broca maior, e após a perfuração o

material escavado é retirado pelo sistema air lift, segundo a Téchne (2004).

A concretagem é realizada por lançamento submerso, na medida que o

concreto é introduzido no tubulão, a água é expulsa do interior.

E pra finalizar a fundação, a obra ainda exigiu um bloco de coroamento dos

tubulões, onde serão construídos os pilares, representado na Figura 16, com

dimensões de 5 m de altura, 11,9 m de largura e um comprimento de 38 m.

35

Figura 16 – Bloco de fundação.

Fonte: ABECE (2004).

36

5 INSPEÇÕES DAS FUNDAÇÕES SUBMERSAS

Por motivo das dificuldades, falta de profissionais e equipamentos

especializados, as inspeção subaquáticas não tem sido feitas de acordo com o que é

recomendado, que seria no máximo de 5 anos de intervalo, de acordo com o DNIT.

A mesma deve ser feita com muito cuidado para não ficar nenhuma dúvida em

relação a real condição da infraestrutura e fundação da ponte.

5.1 CRITÉRIOS

Segundo o Manual de Inspeção de Pontes Rodoviárias (2004), o

procedimentos que fazem parte das inspeções são estruturais, hidráulicos, geológicos

e geotécnicos.

São vários os fatores que vão influenciar nos critérios de seleção das ponte que

serão sujeitas a inspeção submersa. Como já foi citado anteriormente que elas tem

um intervalos máximo de 5 anos, quando se refere a pontes em bom estado e

encontradas em ambientes não particularmente corrosivos.

Os fatores a serem considerados são:

a) Idade da obra;

b) Tipo de material empregado;

c) Sistema estrutural global e da infraestrutura;

d) Construções próximas, tais como represas, diques e marinas, que

podem alterar o regime do rio;

e) Probabilidade de erosões no leito do rio;

f) Ambientes agressivos, tal como água marinhas ou poluídas;

g) Eventuais danos provocados por embarcações ou matérias flutuantes.

Quando as pontes inspecionadas possuir um ou mais fatores de riscos são

feitos inventários especiais que devem conter informações como:

a) Tipo e locação da ponte;

b) Tipo frequência recomendados para as inspeções;

c) Locação dos elementos a serem inspecionados;

d) Procedimentos nas inspeções;

37

e) Datas e informações das inspeções anteriores;

f) Providências recomendadas e medidas adotadas após a última

inspeção;

g) Equipamentos especiais necessários;

h) Dados geométricos e geotécnicos das fundações e da infraestrutura.

5.2 MÉTODOS

São, basicamente, três tipos de métodos de inspeção submersa: as Inspeções

em Águas Rasas, Inspeções com Equipamentos de Mergulho e Inspeção com

Escafandro, de acordo com o Manual de Inspeção de Pontes Rodoviárias (2004).

Em águas rasas a inspeção pode ser feita pela mesma esquipe que

inspecionam a ponte, porque não necessitam de equipes e nem de equipamentos

especiais.

As inspeções com equipamentos de mergulho são feitas por mergulhadores

que carregam o ar necessário em reservatórios presos nas costas, sem precisar da

ajuda de equipes que ficam em terra.

Por fim, as inspeções com escafandro são recomendadas em situação

adversas, como em água poluídas, com grande velocidade nas correntezas ou de

longa duração, porque são dependentes do suprimento externo do ar, que é feito da

superfície por tubos.

Tanto a as inspeções com equipamentos de mergulho quantos as com

escafandro são limitadas a uma profundidade de o máximo 30 metros.

5.3 TIPOS DE INSPEÇÃO

São diversas as condições que interferem para determinar o tipos de inspeção

que será feita. Para uma determinada obra, as condições ambientais e configuração

da infraestrutura afetam os requisitos pra a inspeção.

Os cinco tipos de inspeções submersas, segundo o DNIT (2004), a serem

considerados são:

a) Cadastral;

b) Rotineira;

38

c) Excepcional;

d) Especial;

e) Intermediária.

As mais usuais são as rotineiras ou especiais.

5.3.1 Cadastral

É bem detalhada, seguido de um cálculo analítico da capacidade de carga da

ponte e de um estudo sobre as ocorrências de erosões. Primeira inspeção a ser feita

na ponte, e deve ser refeita sempre que houver modificações significativas

geométricas ou estruturais da obra. (Manual de Inspeção de Pontes Rodoviárias –

DNIT, 2004)

5.3.2 Rotineira

Verifica se houve alguma modificações em relação a Inspeção Cadastral,

atestando se a estrutura está em condições aceitável ou não. É uma inspeção

programada, direcionada para coletar dados e medições para determinar as

condições físicas e funcionais da ponte. (Manual de Inspeção de Pontes Rodoviárias

– DNIT, 2004)

5.3.3 Excepcional

Não é programada, pois é feita caso ocorra alguma eventualidade ambiental

(enchentes e acúmulo de materiais flutuantes) ou acidentes de origem humana

(choque de embarcações e movimentação dos apoios). A equipe que fará este tipo de

inspeção deve ser treinada para atuar em situações de emergência, tais como

limitações ou mesmo a interrupção do tráfego. (Manual de Inspeção de Pontes

Rodoviárias – DNIT, 2004)

39

5.3.4 Especial

A inspeção especial, de acordo com o DNIT, é indicada pelos fatores seguintes:

a) Relatórios inconclusivos de uma Inspeção Rotineira anterior;

b) Pontes particularmente importantes, cuja perda ou interdição seria

desastrosa;

c) Pontes com sistemas estruturais incomuns, que necessitam de

monitoramento;

d) Pontes que já apresentam deficiências anteriormente;

e) Pontes que são reabilitadas, alargadas ou submetidas a maiores cargas;

f) Condições ambientais particularmente adversas.

5.3.5 Intermediária

É solicitada pelo responsável regional da ponte e proposta a uma

acompanhamento quando possuir suspeita de anormalidades, como erosão e

recalques. (Manual de Inspeção de Pontes Rodoviárias – DNIT, 2004)

5.4 EQUIPAMENTOS

Conforme o Manual de Inspeção de Pontes (2004), para fazer uma inspeção

submersa são necessários os equipamentos de mergulho, como os tanques de

cilíndricos pressurizados e os escafandro. É de extrema necessidade também a

comunicação com a superfície.

A Figura 17 representa uma pessoa especializada em inspeção de fundação

submersa, com os respectivos equipamentos necessários para a realização deste

trabalho.

40

Figura 17 – Profissional de Inspeção Submersa.

Fonte: Pró-aquática (2017).

As ferramentas usadas na inspeção, são tanto manuais como mecânicas. Nas

ferramentas manuais temos: réguas graduadas, paquímetros, raspadeiras, lanternas,

martelos, escovas de aço, chaves de fenda e pés-de-cabra. As mecanizadas são:

perfuratrizes, marteletes, desbastadoras, e esmerilhadoras. Além delas, são utilizadas

também ferramentas de limpeza.

São utilizados também equipamentos de teste não-destrutivos, tendo os

dispositivos de medição, que através do ultra-som, medem a espessura de aço e o

martelo Schimidt que avalia a resistência do concreto a compressão.

E por fim, os equipamentos de fotografia e vídeo que são usados para registrar

as fundações para obter um relatório mais completo.

5.5 ATIVIDADES MÍNIMAS

E para finalizar, as atividades mínimas a serem feitas na inspeção submersa

são:

a) Medição de profundidades;

b) Coleta de amostras para investigação de recomposição do fundo;

c) Ensaios de amostras para comprovação de recomposição do fundo;

d) Detecção de solapamentos e depressões provocadas por erosões;

e) Detecção de buracos profundos e de pequeno diâmetro em torno de

estaca;

41

f) Avaliação da integridade de sistemas de proteção: enrocamentos, rip-

rap, gabiões, dolfins e defensas.

42

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Levando-se em consideração ao que foi abordado neste trabalho, entende-se

a importância da fundação na construção de pontes em rios ou mares. Ela é a base

de sustentação de qualquer obra, e depende o tipo de solo para a sua escolha. De

acordo com as pesquisas feitas para o desenvolvimento deste trabalho, o início de

uma obra acontece através da sondagem, processo utilizado para saber o tipo de solo

em que será realizado o projeto. É através da sondagem que é definido a fundação a

ser empregada. E para grandes obras, como as Pontes em água, são usadas as

fundações submersas profundas, dentre elas, há alguns métodos que serão

selecionados para o tipo ideal de solo que será necessário para a construção.

Para obter uma visão mais prática sobre o tema escolhido, foi optado por citar

exemplos de pontes brasileiras, para identificar o tipo de fundação que foi escolhida

em diferentes casos. Os critérios usados para escolher as pontes que foram

apresentadas, são os diferentes estados em que estão situadas e por apresentarem

métodos distintos de fundação.

Na engenharia, obras expostas a ambientes aquáticos necessitam ser

verificadas, porque podem sofrer desgastes e corrosão. E por isso, depois de

finalizada, a ponte precisa de inspeção, geralmente realizadas em períodos de 5 anos

de intervalo, para certificar como estão as fundações, e gerar relatórios para ter

acompanhamento dos possíveis desgastes que irá sofrer.

Com isso, para finalizar, qualquer tipo de obra, dentro do mundo da engenharia,

inicia-se com uma boa fundação para ter a real sustentação que o projeto necessita.

Quanto as pontes em rios e mares, a prática é a mesma. E após finalizada, precisa

ter o acompanhamento ideal para que não ocorram futuros reparos complexos.

43

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