[1] O documento discute os riscos de colapso na estrutura do Elevado do Joá devido à deterioração dos dentes Gerber e aparelhos de apoio em neoprene ao longo do tempo. [2] É analisada a concepção estrutural original do elevado inaugurado em 1971, com imagens das inspeções realizadas que mostram sinais de corrosão e infiltração. [3] Exemplos de acidentes ocorridos em outros viadutos por problemas semelhantes nos dentes Gerber são apresentados,

1. CONTRIBUIÇÃO PARA O ESTUDO DOS RISCOS DE
COLAPSO NA ESTRUTURA DO ELEVADO DO JOÁ
A gravidade do problema dos dentes Gerber
Engenheiro Nelson Araujo Lima 21 de outubro de 2010 1

2. Elevado do Joá (ou Elevado das Bandeiras)
DER-GB
Autoestrada Lagoa-Barra (BR 101, GB-10)
Construção
Construtora Rossi Engenharia S.A.
Inauguração : 1971
Custo aproximado : 20 milhões de dólares
Projeto estrutural (1968-1969)
Engenheiros civis : Walter de Almeida Braga
Nelson Zanetti
Arquitetos : Ubirajara Ribeiro
Walter Maffei 2

3. Túnel do Pepino
LADO LAGOA
m
0
,5
35
os m
de
m 0c
tra 17
29 H=
acessibilidade difícil
x.
ro
ap
ambiente muito
km
agressivo
1
1,
0
m geometria complexa
cm
,3
23
0
10
de
H=
os
m
t ra
LADO BARRA 3
3
Túnel do Joá

4. P5B
P5A
sapata
P6B
P6A
CONSTRUÇÃO DO PRIMEIRO ANDAR DO ELEVADO DO JOÁ ( em 1970 aprox.) 4

5. 5

6. sem placas de
ancoragem das
transversinas
foto 1 – ELEVADO DO JOÁ
sem pingadeira
viga
(em 1988)
Vista da estrutura, mostrando
os pórticos de apoio em
concreto armado e a face
lateral (lado do mar) dos dois
tabuleiros em concreto
protendido e superpostos. Os
dente Gerber “invisível” dentes Gerber (são 512 em
todo o elevado) para apoio das
vigas principais (são 4 vigas em
cada vão) nos pórticos ficam
pilar do pórtico totalmente inacessíveis para
inspeção visual.
6

7. transversinas intermediárias
foto 2 – ELEVADO DO JOÁ
(em 1988)
viga
Vista de baixo do tabuleiro
inferior, mostrando as 4 vigas
principais em caixão fechado
protendidas e 3 das quatro
transversinas intermediárias
em concreto protendido,
situadas nos quintos do vão
típico de 35,50 m. A
transversina de extremidade
tubulão curto? em concreto protendido não
aparece com clareza na foto,
que mostra o andar inferior do
pórtico de apoio em concreto
armado.
7

8. Desenhos do Projeto Estrutural examinados para a
elaboração do presente trabalho
Identificação: arquivo número 292 DER-Estado da Guanabara
Serviço de Viação SOP-OBR-DPC
C-1 Locação
C-3 A Tramos de 35,50 m (fôrmas)
C-9 Armadura de protensão dos tramos de 35,50m
C-12 Tramo de 23,30m Armadura Suplementar
C-25 Formas e armação do pórtico P6
C-43 Formas das vigas dos tramos de 35,50m
C-48 Armadura suplementar das lajes e transversinas Tramos 23,30 m e 35,50 m
NOTA IMPORTANTE : o desenho da armadura suplementar (aço doce) das vigas
pré-moldadas dos tramos de 35,50 m ainda não foi encontrado e é indispensável
para se poder avaliar o grau da deterioração sofrida pelos dentes Gerber 8

9. esbeltez 1/20 (menor do que 1/16)
sem placa de ancoragem ? nichos de ancoragem
Desenho 1 (elaborado com base no desenho C-3A) 9
9

10. CONCRETO:relação água/cimento a/c=?
60x120
nichos na alma da viga?
ancoragem
pingadeira ? forma perdida
dreno
qual?
detalhe?
Desenho 2 (elaborado com base no desenho C-3A) 10
cotas em cm

11. fck=19 MPa
H=variável até 32 m
fck=15 MPa
permanente
: variável
11

12. aparelho de apoio em neoprene fretado
12

13. compressão do neoprene
13

14. distorção do neoprene
A deterioração natural
dos aparelhos de apoio em
neoprene do Elevado do
Joá, agravada pela falta de
proteção adequada contra
a ação das intempéries,
provoca o aumento
significativo dos valores
das diversas forças
horizontais que atuam na
base do dente Gerber.
NOTA IMPORTANTE : todos os neoprenes, assim como os dentes
Gerber, estão totalmente inacessíveis para inspeção visual 14

15. foto 3 – VIADUTO DE BENFICA
Dente Gerber com as mesmas
características estruturais do dente
Gerber que rompeu no acidente
ocorrido no Viaduto Faria-Timbó em
1985, na cidade do Rio de Janeiro,
quando o vão isostático apoiado nos
dentes Gerber desmoronou
bruscamente sobre a linha férrea
(ver no Anexo 1 artigo técnico
número 17 no livro “ACIDENTES
ESTRUTURAIS NA CONSTRUÇÃO
CIVIL”, volume 2, Editora PINI)
15

16. foto 4 – ELEVADO DO JOÁ (em 1988)
Uma das juntas duplas de dilatação do
tabuleiro inferior, situada como as
demais na posição dos apoios em dente
Gerber, está desprovida de dispositivo
de vedação. O elevado tem 62 juntas
duplas e 4 juntas simples de dilatação.
16

17. Sistema RUDLOFF
cobrimento
nominal
3?
pacote com
6 cabos bainha D=45 mm
3,5
C nom
penetração de água
no caixão
cotas em cm
Desenho 4 (elaborado com base no desenho C-9) 17

18. cotas em cm
18
Desenho 5 (elaborado com base no desenho C-9)

19. (maio de 1979)
19
19

20. 20

21. OBSERVAÇÃO IMPORTANTE : não consta destas recomendações nenhuma
referência à verificação dos dentes Gerber e dos aparelhos de apoio em
neoprene
21

22. efeito da falta de
pingadeira
dente Gerber embutido
Foto 5 - ELEVADO DO JOÁ (em 1981)
Vista lateral da estrutura do elevado em fase de inspeção e reparos. Notar os
sinais de infiltração de águas pluviais e a total inacessibilidade visual dos
22
dentes Gerber

23. infiltração
dente Gerber invisível
foto 6 - ELEVADO DO JOÁ (em 1981)
Estrado de madeira suspenso nos bordos do tabuleiro inferior. Notar a
proximidade do mar e os sinais de infiltração de águas pluviais através das
juntas de dilatação 23

24. fundo da viga
transversina intermediária
transversina de extremidade reparos
Foto 7- ELEVADO DO JOÁ (em 1981)
Estrado de madeira suspenso nos bordos do tabuleiro inferior, para
permitir inspeção e reparação. Notar os reparos generalizados feitos na
superfície do concreto e que a transversina de extremidade impede a
24
visão dos dentes Gerber.

25. estribo corroído falha de injeção
cobrimento insuficiente
corrosão nas bainhas
vazios no concreto
foto 8 - ELEVADO DO JOÁ (em 1981)
Detalhe do nicho aberto no meio do vão de uma viga pré-moldada, mostrando
os cabos de protensão de um dos pacotes com 3 pares justapostos. Notar os
sinais de corrosão, as falhas de concretagem, a insuficiência de cobrimento e 25
as falhas de injeção das bainhas com nata de cimento

26. dreno
foto 9 – ELEVADO DO JOÁ (em 1988)
Detalhe da inspeção feita nos cabos de protensão
deteriorados por corrosão (são 15 cabos de 12 fios D=7 mm
com força nominal de 40 tf cada um) na face inferior no meio
do vão de uma viga pré-moldada. 26

27. nata de cimento fora das bainhas?
bainhas sem afastamento mínimo
foto 10 – ELEVADO DO JOÁ (em 1988)
Detalhe da inspeção feita nos cabos de protensão
deteriorados por corrosão (são 15 cabos de 12 fios D=7 mm
com força nominal de 40 tf cada um) na face inferior de uma
27
viga pré-moldada no meio do vão.

28. cabo rompido
stress corrosion?
foto 11 – ELEVADO DO JOÁ (em 1988)
Detalhe de um dos cabos de protensão rompido por corrosão,
na face inferior e na posição da seção meio de vão de uma viga
pré-moldada. 28

29. cabo de protensão da laje
corroído e sem injeção
cabo de reforço da viga
foto 12 – ELEVADO DO JOÁ (em 1989)
Detalhe de um cabo de protensão de reforço (cabo de 7 cordoalhas D= 12,7 mm
com força nominal de 70 tf ) na sua saída no nível da laje do tabuleiro. Foram
acrescentados 4 cabos de reforço em cada viga pré-moldada do elevado. Nota-se
a corrosão sofrida por um dos cabos transversais (cabos de 12 fios D= 5 mm
com força nominal de 20 tf cada um) que protendem a laje, espaçados de 80 cm 29
ao longo do comprimento do tabuleiro.

30. Armação de aço doce da laje
não há ferros de ligação, só os cabos transversais
trecho concretado no local
viga pré-moldada
Desenho 6 (parte do desenho C-48) 30

31. Armação de aço doce das transversinas intermediárias
trecho concretado no local
viga pré-moldada
31
Desenho 7 (parte do desenho C-48)

32. Armação de aço doce dos dentes Gerber do tramo de 23,30 m
esbeltez 1/23 excessiva
NOTA IMPORTANTE: os desenhos de forma e de armação de protensão do tramo de
23,30 m não foram obtidos para exame 32
Desenho 8 (parte do desenho C-12)

33. 33

34. 34

35. cobrimento
drenos
juntas
acesso para
inspeção
35

36. viga
transversina de
extremidade
acesso para
inspeção
foto 13 - ELEVADO DA AV. 31 DE MARÇO (em 2008)
No projeto estrutural foram previstas aberturas nas transversinas de
36
extremidade para facilitar as inspeções futuras.

37. laje de continuidade
foto 14 - ELEVADO DA AV. 31 DE MARÇO (em 2008)
Inspeção da face inferior da laje do tabuleiro, na posição de um pórtico
de apoio onde está situada uma das lajes de continuidade. O acesso ao
local foi facilitado palas aberturas deixadas nas transversinas de 37
extremidade.

38. junta de dilatação
foto 15 – VIADUTO DA AV. 31 DE MARÇO (em 2008)
Uma das juntas de dilatação do tabuleiro com sinais de deterioração,
38
causada pela infiltração prolongada de águas pluviais

39. injeção
39

40. 40

41. 41

42. H
neoprene
V
42

43. cabos de protensão para reforço das vigas
Acréscimo de cabos de protensão para reforço das vigas pré-moldadas
43
do tabuleiro inferior

44. gabarito vertical 4,70 m
demolições na
estrutura para o
reforço
viga
cabo
44

45. corrosão acentuada no
corrimão do guarda-roda do
tabuleiro superior
cobrimento em excesso
cobrimento em falta
45

46. corrosão
cobrimento nulo
corrosão acentuada no corrimão do guarda-roda do 46
tabuleiro superior

47. juntas de dilatação
Qual a explicação
para este buraco ?
buraco no ressalto de concreto no bordo da laje, na posição de uma 47
das juntas duplas de dilatação no tabuleiro superior

48. 48
Parte do livro ACIDENTES ESTRUTURAIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL –volume 1

49. dentes Gerber
foto 16 - VIADUTO NEGRÃO DE LIMA
(ou Viaduto de Madureira) (em 1986)
A infiltração prolongada de águas
pluviais através da junta de dilatação
laje de forro
deteriorou o dente Gerber e os
aparelhos de apoio em neoprene. Há
corrosão generalizada na estrutura,
construída em 1957.
viga pré-moldada
49

50. foto 17 - VIADUTO NEGRÃO DE
LIMA (em 1986)
Vista de cima do trecho de laje
moldado no local entre as vigas
pré-moldadas, que arriou no
acidente ocorrido em 1986, em
uma das rampas de acesso do
viaduto.
50

51. foto 18 - VIADUTO NEGRÃO DE LIMA (em 1986)
Vista de baixo do trecho de laje moldado no local entre as vigas pré-moldadas e
que arriou 10 cm no acidente ocorrido em 1986, em uma das rampas de acesso
do viaduto. Não há nenhuma armadura de aço doce ligando o concreto moldado 51
no local ao concreto das vigas pré-moldadas.

52. foto 19 - VIADUTO NEGRÃO DE LIMA (em 1986)
Cabo de protensão transversal da laje do tabuleiro no trecho acidentado,
com fortes sinais de corrosão 52

53. foto 20 - VIADUTO NEGRÃO DE LIMA (em 1986)
Inspeção do trecho de laje moldado no local entre as vigas pré-moldadas e que
arriou no acidente ocorrido em 1986, em uma das rampas de acesso do
viaduto. Não há nenhuma armadura de aço doce ligando o concreto moldado
no local ao concreto das vigas pré-moldadas. Escorria água de infiltração do 53
duto do cabo de protensão transversal da laje.

54. foto 21 - VIADUTO NEGRÃO DE LIMA (em 1986)
Na junta de concretagem entre o trecho de laje moldado no local e a viga pré-
moldada a infiltração prolongada de águas pluviais provocou a formação de 54
“estalactites”

55. dentes Gerber
foto 22 – PONTE SOBRE O RIO BENGALAS NA RUA 7 DE SETEMBRO EM
NOVA FRIBURGO (RJ)
Vista de baixo do tabuleiro em concreto armado, mostrando os dentes
Gerber para apoio do vão isostático central. Notam-se os sinais de
55
infiltração de águas pluviais através das juntas de dilatação do tabuleiro
não vedadas.

56. foto 23 – PONTE SOBRE O RIO
BENGALAS NA RUA 7 DE
SETEMBRO EM NOVA
FRIBURGO (RJ)
A junta de dilatação na posição
do dente Gerber não tem
nenhum dispositivo de vedação.
56

57. foto 24 – PONTE SOBRE O RIO
BENGALAS NA RUA 7 DE
SETEMBRO EM NOVA
FRIBURGO (RJ)
Detalhe do dente Gerber
deteriorado devido a corrosão
das suas armaduras, visto após
a demolição da laje em balanço
do tabuleiro.
57

58. Parte do livro ACIDENTES ESTRUTURAIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL – volume 2
58
ver Anexo 2

59. foto 25 - VIADUTO SAMPAIO CORREA (ou
Viaduto Faria-Timbó) (em 1985)
Dente Gerber no ramo do viaduto situado ao
lado do ramo acidentado em 1985 (o viaduto
foi inaugurado em 1965).
59

60. foto 26 - VIADUTO SAMPAIO
dentes Gerber CORREA (em 1985)
Dente Gerber inferior do viaduto,
rompido bruscamente no acidente
ocorrido em 1985.
60

61. foto 27 - VIADUTO SAMPAIO CORREA (em 1985)
O vão isostático, que estava apoiado nos dentes Gerber inferiores do viaduto que se
61
romperam no acidente, partiu-se em vários pedaços ao cair sobre as linhas férreas.

62. A gravidade do problema dos dentes Gerber do
Elevado do Joá
• Os 512 dentes Gerber foram projetados e construídos totalmente embutidos nos pórticos
de apoio, sem nenhuma de suas faces acessível visualmente.
• Os dentes Gerber e os neoprenes estão há 40 anos expostos à alta agressividade do meio
ambiente, e nunca foram submetidos a inspeção.
• A infiltração prolongada de águas pluviais que tem ocorrido através das juntas de
dilatação com dispositivo de vedação deteriorado ou inexistente tende a agravar o
processo de corrosão das armaduras dos dentes e a deteriorar os neoprenes.
• É indispensável e inadiável criar condições para possibilitar o exame cuidadoso de todos
os dentes Gerber, um por um, sem exceção, a fim de poder avaliar o grau de segurança
estrutural de cada um dos dentes, e decidir o que fazer para evitar o seu rompimento.
• O rompimento de qualquer um dos dentes Gerber se dará de modo brusco, sem dar
nenhum aviso prévio, e provocará o desmoronamento imediato do respectivo vão. Se o
dente estiver no andar superior do elevado o andar debaixo também desmoronará.
62

63. CÁLCULOS EXPEDITOS PARA AVALIAÇÃO DA POSSIBILIDADE DE
OCORRER COLAPSO PROGRESSIVO DOS PÓRTICOS
Pilar P6A
pp=1050 kN (peso próprio do semi-pórtico)
PÓRTICO P6
fck=19 MPa Cargas permanentes nos apoios de
2 vigas
Rg=2x650=1300 kN (reação vertical)
Hg=2x100=200 kN (reação horizontal
longitudinal)
fck=15 MPa
Resultantes dos esforços na base
da sapata
V=3 760 kN (força vertical)
ML=9 720 kNm (momento fletor longitudinal)
HL=400 kN (força horizontal)
Excentricidade de V
e= ML/V e=2,58 m (maior do que 1,50 m)
CONCLUSÃO :
HÁ RISCO DE TOMBAMENTO DO
cotas em m PÓRTICO, COM POSSIBILIDADE
baseado no desenho C-25 DE COLAPSO PROGRESSIVO
63

64. fck = 15 MPa
FORMAS DA SAPATA DO PÓRTICO P6 (extraído do desenho C-25)
64

65. 1” CA50A
estribo a
cada 30 cm
fissura de flambagem?
cortante?
sem
2X20 5/8”
CA50A ligação ? ¼” C.30 CA24
NÃO HÁ LIGAÇÃO ENTRE AS ARMADURAS VERTICAIS DO
PILAR E AS ARMADURAS DA SAPATA: risco de ruptura
típica de “nó de pórtico”
ARMAÇÃO DO PILAR E DA SAPATA DO PÓRTICO P6 (extraído do desenho C-25) 65

66. corrosão
recuperação estrutural de um pilar com armaduras corroídas. Notar a 66
proximidade do mar ( zona de respingo de maré)

67. cabos de reforço
corrosão
armadura em processo de corrosão acentuada num dos pilares. Notar os
acréscimos de concreto e de cabos de protensão longitudinais (vigas) e
67
transversais (lajes e transversinas) nos dois tabuleiros superpostos

68. Infiltração na junta
tabuleiro superior em fev/2005
corrosão
cabos externos de
reforço
pilar reforçado ?
68

69. 08/11/08
corrosão
corrosão no reforço ?
P23A
reforço
vazio
enrocamento inadequado:
pedras menores colidem com
os pilares nas ressacas
69
69

70. O PILAR P30A ROMPEU NO TRECHO DO TABULEIRO SUPERIOR em 23/07/1987
70