Reforço de Ponte Multiviga de Concreto Protendido

O projeto diz respeito a uma ponte rodoviária existente na Espanha, parte de uma autoestrada de tabuleiro duplo com a estrutura da faixa paralela visível ao lado. A superestrutura consiste em vãos simplesmente apoiados formados por vigas I de concreto protendido pré-moldado espaçadas de forma aproximada, cobertas por uma laje de concreto armado moldada no local; cada viga apoia-se independentemente em encontros de parede de concreto armado e em suportes de pilares intermediários. Esta é a configuração padrão de ponte pré-moldada-protendida construída em grande número em toda a rede de autoestradas espanhola durante as décadas de 1980 e 1990.

Após décadas de serviço, a inspeção de rotina e a avaliação estrutural constaram que as vigas operavam abaixo da capacidade exigida pelas condições de tráfego atuais. As faces dos encontros apresentavam manchas de água e eflorescência de longa duração — evidência da exposição à umidade relacionada à idade concentrada nas extremidades das vigas — e a classificação de carga confirmou que tanto a capacidade à flexão no meio do vão quanto a capacidade ao cisalhamento junto aos apoios já não atendiam aos requisitos para as cargas veiculares atuais.

• Cargas de tráfego crescentes: os pesos dos veículos e os volumes de tráfego aumentaram muito além das premissas utilizadas quando a ponte foi projetada, deixando pouca capacidade de reserva nas vigas pré-moldadas.

• Um sistema simplesmente apoiado não tem reserva de continuidade: ao contrário dos tabuleiros contínuos, cada vão transporta as suas próprias cargas de forma independente — a demanda de flexão atinge o pico no meio do vão e a demanda de cisalhamento atinge o pico nas extremidades da viga, sem que seja possível qualquer redistribuição entre vãos adjacentes. Uma vez excedida qualquer uma das capacidades, não existe caminho de carga alternativo.

• Deterioração relacionada à idade: anos de exposição à umidade nas zonas dos encontros degradaram o concreto exatamente onde as forças de cisalhamento são mais elevadas.

• A continuidade do serviço era inegociável: a substituição ou a reconstrução estavam fora de questão. A autoestrada não podia tolerar fechamentos, e qualquer solução teria de ser executada inteiramente por baixo do tabuleiro.

Atualização das vigas pré-moldadas com CFRP — o traçado do reforço corresponde diretamente ao padrão de esforços do sistema simplesmente apoiado: placas longitudinais de fibra de carbono para a demanda de flexão no meio do vão, U-wraps de fibra de carbono na zona das extremidades para a demanda de cisalhamento.

O projeto utiliza um sistema combinado de CFRP da Horse Construction, aplicado em duas etapas complementares:

1. Placas de CFRP em três faces da viga — reforço à flexão

Placas de fibra de carbono pultrudadas foram coladas com adesivo estrutural para placas em três faces de cada viga I pré-moldada: o intradorso (a zona de tração sob flexão positiva) e as porções inferiores de ambas as almas, correndo longitudinalmente ao longo dos vãos.

As placas do intradorso atuam como armadura de tração externa: uma vez coladas, deformam-se em compatibilidade com o concreto e a armadura de protensão interna, aumentando diretamente a capacidade à flexão de momento positivo da viga — a demanda condicionante no meio do vão de um vão simplesmente apoiado. As placas laterais das almas ampliam a zona de tração reforçada e melhoram a transição de forças em torno dos cantos intradorso–alma. As placas pultrudadas em fábrica foram escolhidas pelo seu teor de fibra elevado e consistente, uma consideração importante para elementos de ponte portantes cujo desempenho de longo prazo depende da qualidade uniforme do material.

2. U-wraps de tecido de CFRP — reforço ao cisalhamento e ancoragem das placas

Sobre as placas coladas, um tecido unidirecional de fibra de carbono (HM-30, 300 g/m², espessura curada de 0,167 mm) foi aplicado por via úmida (wet lay-up) na forma de envoltórias em U: o tecido saturado passa sob o intradorso da viga e estende-se para cima por ambas as almas, formando uma faixa de confinamento em três lados. Como a laje do tabuleiro impede o envolvimento completo, o U-wrap é a configuração de cisalhamento padrão para este tipo de viga.

As envoltórias desempenham duas funções em simultâneo:

• Armadura de cisalhamento — atuando como estribos externos, as envoltórias interceptam as fissuras diagonais de tração principal que se desenvolvem nas almas junto aos apoios, elevando a capacidade ao cisalhamento da viga. As envoltórias concentram-se em direção às regiões dos encontros e pilares, onde a demanda de cisalhamento num vão simplesmente apoiado atinge o pico — claramente visível na cobertura de reforço mais densa nas extremidades das vigas.

• Ancoragem mecânica das placas — ao comprimir as placas do intradorso e das almas, os U-wraps restringem o descolamento nas extremidades das placas e em zonas intermédias, melhorando substancialmente a durabilidade e a margem de segurança do reforço à flexão.

Os defeitos do substrato foram reparados e nivelados antes da colagem, foram aplicados filetes de canto nas junções alma–intradorso para evitar concentração de tensões onde o tecido dobra, e cunhas temporárias mantiveram o tecido no lugar durante a cura da resina para garantir contato total com o concreto.

O sistema combinado de placas e U-wrap restaurou tanto a capacidade à flexão como ao cisalhamento das vigas pré-moldadas simplesmente apoiadas para atender aos requisitos de carregamento atuais, prolongando a vida útil da ponte a uma fração do custo e do transtorno da substituição.