Análise do concreto da Ponte Emílio Baumgart após 30 anos de sua queda

Análise do concreto da Ponte Emílio Baumgart após 30 anos de sua queda

(Parte 1 de 4)

UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA Campus de Joaçaba

ANÁLISE DO CONCRETO DA PONTE EMÍLIO BAUMGART APÓS 30 ANOS DE SUA QUEDA

ANÁLISE DO CONCRETO DA PONTE EMÍLIO BAUMGART APÓS 30 ANOS DE SUA QUEDA

Trabalho apresentado à disciplina de Estágio Supervisionado I do curso de Engenharia Civil da Universidade do Oeste de Santa Catarina – Campus de Joaçaba, como requisito parcial para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.

Orientador: Prof. MSc. Angela Zamboni Piovesan

ANÁLISE DO CONCRETO DA PONTE EMÍLIO BAUMGART APÓS 30 ANOS DE SUA QUEDA

Trabalho de Conclusão da disciplina de Estágio Supervisionado I apresentado ao

Curso Engenharia Civil da Universidade do Oeste de Santa Catarina, como requisito parcial à obtenção do grau de Engenheiro Civil.

Aprovada emde ......................................... de 2013

Professora MSc. Angela Zamboni Piovesan Universidade do Oeste de Santa Catarina - UNOESC

Professor MSc. Fabiano Alexandre Nienov Universidade do Oeste de Santa Catarina - UNOESC

Professor MSc. Jackson Antonio Carelli Universidade do Oeste de Santa Catarina - UNOESC

Dedico este trabalho aos meus pais, Vilmar e Cloé, e a meu irmão Luiz Fernando, por serem a base forte em que apoio as estruturas da minha vida.

Agradeço primeiramente a Deus, pelos dons da vida e do conhecimento. A meus pais, Vilmar e Cloé, e meu irmão, Luiz Fernando, pelo apoio incondicional que me dão em todas as escolhas que faço, pelo auxílio nas dificuldades, pelas palavras de conforto e por compartilhar os melhores momentos da minha vida.

À Luana, por ser a pessoa que sempre quis ter a meu lado, pela compreensão do grande tempo demandado na confecção deste trabalho e por me incentivar a sempre ir mais longe, buscando meus objetivos e realizando meus sonhos.

À minha professora orientadora Angela, por efetivamente fazer parte deste trabalho, mostrando dedicação e vontade de orientar, estando presente nas extrações dos testemunhos, propondo ideias, melhorias, sanando todas as dúvidas e questões levantadas.

Aos amigos estagiários do Laboratório de Materiais e Solos da Unoesc, Felipe

Pelozin, Hoberdan Castilhos e Willian Boesing, que não pouparam esforços nas extrações dos testemunhos.

Ao Marckson Kielek, pelas diversas histórias e ensinamentos passados, pelo material bibliográfico e fotográfico e por ser o guia nas incursões aos escombros. Ele que “vive” a Ponte, assim como eu a vivi durante esses meses, e batalha para que sua memória não se perca, principalmente àqueles que, como eu, não tivemos a oportunidade de vê-la em toda sua imponência junto à paisagem da nossa cidade.

Ao professor Eduardo Thomaz, do Instituto Militar de Engenharia, com quem eu partilhei muitas informações durante a execução deste trabalho, e que sempre contribuiu com seus conhecimentos para a conclusão do mesmo.

E a todos aqueles que de alguma forma contribuíram para que este trabalho tornasse realidade, meu muito obrigado!

A Ponte Emílio Baumgart, antiga Ponte do Herval, foi um marco para a engenharia de seu tempo, pela ousadia de seu criador num método construtivo inovador, e também pelo recorde mundial em pontes rodoviárias com viga reta de concreto armado de 120 metros com 60 metros de vão livre. Ela muito ajudou no desenvolvimento dos municípios de Joaçaba, Herval d’Oeste e outros que circundam e margeiam as águas do Rio do Peixe, pois na época de sua construção não havia outra ligação próxima. Após sua queda, em 1983, decorrente de uma devastadora enchente, e de obras irregulares em seu entorno, a Ponte está em ruínas, aos olhos de milhares de pessoas todos os dias, e, a partir destes destroços, pode-se resgatar um pouco da sua história, principalmente em termos técnicos e científicos. Neste contexto, o objetivo deste trabalho se dá na análise do concreto da Ponte após 30 anos de sua queda. Para tanto, foi utilizado o esclerômetro para se obter o valor de sua dureza superficial. Além disso, corpos de prova foram extraídos da estrutura da Ponte, para que fosse executado o ensaio de resistência à compressão, analisando-se também a carbonatação do concreto após longos anos da sua construção. Os valores de 15 m de carbonatação e índices esclerométricos médios de 49,16, demonstram coerência com os resultados de resistência à compressão, com médias de 75,80 MPa. O ensaio de reconstituição do traço utilizado nos mostrou uma composição rica em cimento, 1 parte para cada 1,54 partes de agregado miúdo. Os valores de absorção de água, 3,3%, e índice de vazios, 8,03%, comprovam aquilo que a análise visual já apurava, um concreto pouco poroso e com poucos vazios. Desta forma, o desempenho dos materiais da Ponte nos ensaios realizados mostrou-se muito acima do esperado, principalmente pela tecnologia, mão de obra e materiais utilizados na época. Palavras chave: Ponte do Herval. Emílio Baumgart. Esclerometria. Extração de testemunhos. Carbonatação.

The Emilio Baumgart Bridge, former Herval Bridge, was a mark for the engineering of its time, for the boldness of its creator an innovative construction method and also because of the world record for road bridges with reinforced concrete beam line of 120 meters with 60 meters free span. It greatly helped in the development of the municipalities of Joaçaba, Herval d'Oeste and others bordering Rio do Peixe’s waters, because at the time of its construction there was another way to cross it nearby. After its fall in 1983 due to a devastating flood, and irregular buildings around it, the bridge is in ruins, visible by thousands of people every day, and, from these wrecks, a little of its history can be rescued, particularly in technical and scientific terms. In this context, the aim of this work is the analysis of the concrete of the bridge 30 years after its fall. For this, we used the rebound hammer to get the value of their hardness. In addition, cores were taken from the structure of the bridge, to execute the simple compression test, analyzing also the concrete carbonation after long years of its construction. The values of 15 m and carbonation levels 49.16 of sclerometry average, consistent with the results demonstrate compressive strength, averaging 75.80 MPa. The assay used in the reconstitution of the trace showed a composition rich in cement, 1 part for each 1.54 shares of aggregate. The values of water absorption, 3.3% and voids, 8.03% proved what it could be seen in a visual analysis, a little porous concrete and few voids. Therefore, the performance of materials in bridge tests proved to be much higher than expected, especially for technology, workmanship and materials used at the time. Keywords: Herval Bridge. Emílio Baumgart. Sclerometry. Core recovery. Carbonation.

Figura 1 - a) Hotel Glória - RJ. b) Copacabana Palace Hotel - RJ16
Figura 2 - Edifício "A Noite"17
Figura 3 - Palácio Capanema - RJ17
Figura 4 - Localização da Bacia do Rio do Peixe - SC18
Figura 5 - Planta e elevação da Ponte Emílio Baumgart26
Figura 6 - Projeto das formas, vendo-se o escalonamento das tábuas27
Figura 7 - Aspecto do dobramento da armadura longitudinal28
Figura 8 – Esquema dos pilares em forquilha30
Figura 9 - Pilar localizado nos escombros31
Figura 10 - Índice Esclerométrico34
Figura 1 - Esquema simplificado do funcionamento mecânico do esclerômetro35
Figura 12 - Fatores intervenientes na carbonatação do concreto41
Figura 13 - Corpos de prova rompidos62
Ponte20
Fotografia 2 - Inauguração da Ponte a 24 de Outubro de 193020
Fotografia 3 - Tropas em desfile na reinauguração da Ponte21
Fotografia 4 - Enchente de 19392
Fotografia 5 - Rio do Tigre em seu leito natural, na década de 194023
Fotografia 6 - Construções à margem do Rio do Peixe, obstruindo o Rio do Tigre24
Fotografia 7 - Situação da linha férrea durante a enchente de 198325
Fotografia 8 - Emenda com roscas29
Fotografia 9 - Rótula localizada junto aos escombros da ponte30
Fotografia 10 - Detalhe da viga da Ponte com a rótula ainda no local31
Fotografia 1 - Destroços da Ponte em época de seca do Rio do Peixe43
Fotografia 12 - Realização do furo para a extração dos testemunhos4
Fotografia 13 - Retirada dos testemunhos45
Fotografia 14 - Pedaços de aço nos testemunhos retirados da Ponte46
Fotografia 15 – Corpo de prova sendo retificado47
Fotografia 16 - Corpo de prova na prensa para rompimento47
Fotografia 19 - Polimento da superfície com o disco de carborundum50
Fotografia 20 - Demarcação dos pontos de impacto cm auxílio do gabarito50
Fotografia 21 - Aplicação dos impactos51
Fotografia 2 - Colocação do material na mufla52
Fotografia 23 - Material sendo destorroado52
Fotografia 24 - Amostra saturada com cloreto de amônio e água53
Fotografia 25 - Material na solução de ácido clorídrico e água54
Fotografia 26 - Material sendo lavado na peneira 0,075 m54
Fotografia 27 - Amostra com superfície cor de rosa após ensaio de carbonatação56
Fotografia 28 - Pontos analisados na esclerometria57
Fotografia 29 - Exemplo de agregado graúdo de viga da ponte60
Fotografia 30 - Corpo de prova sendo rompido com proteção contra estilhaços61
Gráfico 1 - Curva Tensão x Tempo dos corpos de prova60
Tabela 1 - Índices Esclerométricos por ponto analisado58
Tabela 2 – Valores médios dos Índices Esclerométricos encontrados58
Tabela 3 - Valores de resistência à compressão59
Tabela 4 - Valores para conversão para a curva Proceq63
compressão63
Tabela 6 - Determinação da qualidade do concreto conforme absorção de água65

LISTA DE TABELAS Tabela 5 - Média dos valores de dos Índices esclerométricos e das Resistências à Tabela 7 - Determinação da qualidade do concreto conforme porosidade. .............. 65

1. INTRODUÇÃO12
1.1 JUSTIFICATIVA13
1.2 OBJETIVOS14
1.2.1 Objetivo geral14
1.2.2 Objetivos específicos14
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA15
2.1 EMÍLIO HENRIQUE BAUMGART15
2.2 PONTE EMÍLIO BAUMGART18
2.2.1 Bacia do Rio do Peixe18
2.2.2 Influência da Ponte na região de Joaçaba e Herval d’Oeste19
2.2.3 Enchentes e a queda da Ponte2
2.2.3.1 A enchente de 19392
2.2.3.2 A enchente de 198323
2.2.4 A Ponte25
2.2.4.1 Rótulas temporárias29
2.3.1 Ensaio Esclerométrico3
2.3.1.1 Índice esclerométrico3
2.3.1.2 Descrição do ensaio34
2.3.1.3 Superfície do concreto35
2.3.1.4 Área de ensaio36
2.3.1.5 Impactos36
2.3.1.6 Instruções de operações37
2.3.1.7 Resultados37
2.3.2 Extração de Testemunhos38
2.3.2.1 Resistência à Compressão39
2.4 CARBONATAÇÃO DO CONCRETO39
microestrutura do concreto40
2.4.2 Principais fatores intervenientes na carbonatação do concreto40

SUMÁRIO 2.3 MÉTODOS PARA A AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA DO CONCRETO . 32 2.4.1 Alteração da pasta de cimento carbonatada e efeitos sobre a

3. MATERIAIS E MÉTODOS43
3.1 EXTRAÇÃO DOS TESTEMUNHOS DE CONCRETO43
3.2 ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO46
3.3 DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO48
3.4 ENSAIO ESCLEROMÉTRICO48
3.5 RECONSTITUIÇÃO DO TRAÇO DO CONCRETO51
3.6 ENSAIO DE ABSORÇÃO DE ÁGUA5
4. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS56
4.1 PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO56
4.2 ENSAIO ESCLEROMÉTRICO57
4.3 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO59
4.4 ABSORÇÃO DE ÁGUA64
4.4.1 Índice de vazios65
4.5 RECONSTITUIÇÃO DO TRAÇO DE CONCRETO6
5. CONCLUSÕES67
REFERÊNCIAS68
ANEXOS72

2.4.2.2 Características do concreto – aspectos da composição e dosagem ........ 42 ANEXO A – LAUDO DE ROMPIMENTO DOS CORPOS DE PROVA ...................... 73

1. INTRODUÇÃO

Quando nos referimos à construção em concreto armado, Emílio Henrique

Baumgart pode ser considerado como um dos pais do assunto no Brasil. Responsável pelo projeto e construção do primeiro arranha-céu do Brasil em 1925, e do maior edifício em concreto armado do mundo na época em 1928 (VASCONCELOS, 1982), Emílio é também mundialmente conhecido como criador da ponte com o maior vão livre até então construído.

A Ponte Emílio Baumgart, antiga Ponte do Herval, sempre impressionou com seus números e seu método construtivo inovador. Possuindo uma viga reta de 120 m com vão livre de 68 m, recebeu o título de recorde mundial em pontes rodoviárias com viga contínua de concreto armado. Técnicos de inúmeras partes do globo vieram observar as técnicas ali empregadas (BAUMGARTEN, 2002). O método construtivo, conhecido como cantilever, utilizado pela primeira vez em uma ponte de concreto armado, mostrou-se a melhor solução às vistas de Emílio Baumgart com relação à problemática das constantes cheias ocorrentes no Rio do Peixe, uma vez que tal método não se utilizava de escoras no leito do rio.

A ponte sobreviveu a muitas inundações, principalmente nos anos de 1932, 1939, 1960 e 1975 (KIELEK, 2012). Entretanto, a partir da década de 70, nas margens do Rio do Peixe, muitas construções, ruas, aterros e até um deslocamento expressivo do curso do Rio do Tigre foram executados, alterando a seção do Rio do Peixe, aumentando sua vazão de uma forma que Emílio Baumgart jamais imaginara.

Na madrugada do dia 08 de julho de 1983, as pessoas que estavam acompanhando a situação da ponte em meio a mais uma enchente, ouvem um enorme estouro acompanhado de um clarão quando as ligações de energia e telefone foram rompidas. Logo na sequência, em questão de segundos a população viu seu bem maior ser destruído e engolido pelas águas (KIELEK, 2012).

A partir dos escombros que se encontram nas margens do Rio do Peixe, abaixo de uma nova passarela que foi construída no local, pode-se entender um pouco da grandiosidade que outrora fora a ponte. Além disso, também pode ser fonte de estudos sobre a composição do concreto utilizado há 83 anos e suas atuais características, como resistência à compressão, dureza superficial e profundidade de carbonatação.

O trabalho será dividido em 5 capítulos, apresentando-se da seguinte forma: 1º Capítulo: Introdução: apresentação do tema estudado. 2º Capítulo: Revisão Bibliográfica: abordagem sobre o tema de desenvolvimento da pesquisa, como o histórico da ponte e do engenheiro Emílio Baumgart, métodos para a avaliação da resistência do concreto, profundidade de carbonatação, etc. 3º Capítulo: Materiais e Métodos: descrição da realização das extrações, ensaios e demais procedimentos realizados no decorrer do período da pesquisa, sendo cada item registrado com fotografias para melhor entendimento dos processos. 4º Capítulo: Análise e discussão dos resultados: capítulo destinado à apresentação dos resultados através de gráficos e tabelas, obtidos a partir dos ensaios descritos no Capítulo 3, bem como a discussão dos mesmos para se chegar a uma conclusão técnica. 5º Capítulo: Conclusão: apresentação das conclusões obtidas com a realização do trabalho, como também exposição dos objetivos alcançados e sugestões para trabalhos futuros.

1.1 JUSTIFICATIVA

A Ponte Emílio Baumgart (antiga Ponte do Herval) formava uma conexão indispensável entre a ferrovia na cidade de Herval e os distritos produtores de gado na outra margem – Joaçaba. Devido à ausência de lagos e às fortes chuvas nas montanhas costeiras, o rio estava sujeito a repentinas enchentes durante todo o ano (SCHJÖDT, 1931). Ciente disso, Baumgart criou um sistema próprio de construção, o sistema cantilever, onde acrescentavam-se trechos em balanços sucessivos suportados pelas partes previamente instaladas.

Apesar da extrema importância histórica, tanto para nossa região como para a engenharia mundial, tudo o que resta da ponte hoje são apenas escombros, que passam muitas vezes despercebidos por quem circula nas margens do Rio do Peixe. Entretanto, tais escombros podem revelar muito do material utilizado há 83 anos na sua construção a partir da sua condição atual.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo geral

Analisar as propriedades do concreto da Ponte Emílio Baumgart após 30 anos de sua queda.

1.2.2 Objetivos específicos a) Analisar a resistência do concreto através da esclerometria; b) Analisar a resistência do concreto através da extração de testemunhos; c) Analisar a profundidade de carbonatação; d) Levantar os materiais utilizados para a confecção do concreto.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 EMÍLIO HENRIQUE BAUMGART

Há mais de um século, no dia 25 de Julho de 1889, nascia em Blumenau –

SC Emílio Henrique Baumgart, filho do comerciante Gustavo Baumgart e de Matilde Odebrecht, que por sua vez era filha do engenheiro Emil Odebrecht, colaborador do Dr. Blumenau na fundação da colônia (BAUMGARTEN, 2002).

Segundo Jermann (1944), desde menino estudava vigorosamente até altas horas, obtendo sempre os melhores resultados. Sempre acompanhava seu avô materno, engenheiro do Estado, começando a prática da profissão que mais tarde abraçaria. Enquanto estudante, praticara em escritórios que reuniam grandes possibilidades para um homem dedicado como ele, pois ali pode calcular, projetar e executar suas primeiras obras.

Conforme Vasconcelos (2005), Emílio Baumgart frequentou o curso primário em Blumenau até 1905, mas teve que cursar até o segundo ano de ginásio em São Leopoldo. Completou o colegial em Florianópolis, cursando o Ginásio de Santa Catarina, onde foi diplomado com louvor, recebendo notas máximas em todas as matérias.

Casou-se em 1915 com Stella Matutina Boechat, tendo por essa razão que interromper seu curso de Engenharia para poder arcar com as despesas do lar. Posteriormente, retomou os estudos e formou-se aos 31 anos (VASCONCELOS, 2005).

Na década de 20, projetou (antes mesmo da sua graduação), as arquibancadas do Fluminense F. C., os edifícios do Hotel Glória, Hotel Central, Copacabana Palace (Figura 1), edifício do Liceu de Artes e Ofícios. Neste último ele utilizou pela primeira vez a laje de 6 cm para piso, além de armação de laje com ferro fino sem gancho, terminantemente condenado por livros e regulamentos da época. O país estava em guerra, o cimento era escasso e o aço de diversas procedências, obrigando o projetista a adaptar-se com situações muito desfavoráveis (JERMANN, 1944).

16 Figura 1 - a) Hotel Glória - RJ. b) Copacabana Palace Hotel - RJ.

Fonte: Google Imagens.

Em 1923, desejando melhorar suas condições de vida, resolveu fundar uma construtora, onde via maiores possibilidades econômicas. Era seu desejo reunir numa única organização ótimos escritórios, técnico e de construção. Com poucos recursos, juntamente com as dificuldades da época e o encarecimento repentino dos preços, viu-se obrigado a abandonar este intento apenas dois anos depois da sua criação, partindo, assim, para a vida acadêmica (JERMANN, 1944).

Ingressou na Escola Politécnica do Rio, e sem entrar em conflito com os ensinamentos lá empregados, Baumgart foi quem preparou os primeiros profissionais brasileiros no campo de estruturas de concreto armado. Os seus colaboradores aprendiam com ele o que não tinham conseguido absorver nos cursos de graduação (VASCONCELOS, 2005).

Em 1926 voltou a dedicar-se em seu escritório técnico, instalado em sua própria residência. Em pouco tempo, já era procurado pelos melhores construtores da época. Surgiram, então, as obras que divulgaram o nome do Brasil, colocando-o entre os de maior destaque no cenário mundial. Utilizou pela primeira vez no Brasil, em seus projetos de fundação, o concreto ciclópico, estudando um sistema centralizador de carga de pilares em fundações de divisa, eliminando teorias de cálculo e uso indefinidas (JERMANN, 1944).

Obteve ainda mais reconhecimento internacional com o projeto e construção do primeiro arranha-céu do Brasil, em 1925, o Cine Capitólio, e com a construção do mais alto edifício do mundo na época, em 1928, prédio que viria a abrigar o jornal “A Noite” (Figura 2), no qual pôs em prática métodos próprios e verdadeiramente revolucionários relativos à estrutura de concreto armado (BAUMGARTEN, 2002).

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