Ponte Saratoga Creek ao longo da State Route 9 (Figura 1) foi construído em 1902 e permite a conectividade segura e estável entre a cidade de Saratoga e a comunidade de Felton, na Califórnia. A ponte tem um arco de concreto preenchido com terra de dois vãos, com spandrel de alvenaria de entulho1 paredes. Pesquisas anteriores não encontraram evidências de barras de aço de reforço nas ombreiras da ponte2 ou no cais3. Essas deficiências estruturais, aliadas à deterioração das juntas de argamassa, tornam a ponte suscetível a danos durante um evento sísmico, principalmente considerando sua proximidade com o sistema de falha de San Andreas, localizado a cerca de meia milha de distância.
Devido a esses problemas, a ponte precisa ser substituída ou totalmente renovada. O caminho escolhido é ter um projeto de ponte “híbrido”, onde uma nova ponte de viga de aço será construída dentro do corpo da ponte existente com as paredes de alvenaria e arcos de pedra existentes servindo como uma fachada escondendo as novas colunas de suporte. O projeto mantém a aparência da ponte de pedra existente (que tem forte apoio local), ao mesmo tempo que garante que a estrutura sobreviverá a um evento sísmico e é o método mais rápido para concluir a construção.
Para auxiliar no projeto da ponte híbrida, o Departamento de Geofísica e Geologia (GGB) de Caltrans (Departamento de Transporte da Califórnia) foi encarregado de identificar os detalhes de construção do arco de concreto e paredes de alvenaria de escombros da estrutura da ponte em janeiro de 2020. A ponte estrutura tinha sido pesquisada com sucesso com um GPR em 2010, então o GPR foi escolhido para este projeto de avaliação não destrutiva.
Os objetivos eram encontrar a espessura do arco de concreto na coroa e base, a espessura da parede de torta de entulho de alvenaria e a profundidade do pilar de concreto.
Resultados da pesquisa
Para o levantamento da parede, perfis unidirecionais, partindo do topo, foram adquiridos verticalmente com transdutores de frequência central pulseEKKO® PRO 500 MHz, montados em uma estrutura personalizada com acesso a partir do tabuleiro da ponte (Figura 2, esquerda). Para acessar as partes mais difíceis de alcançar dos arcos e paredes, um caminhão de espionagem foi usado (Figura 2, direita). Várias linhas também foram coletadas na base e na coroa do arco de concreto da ponte.
Figura 3 mostra todas as linhas GPR coletadas ao longo dos arcos de concreto não armado da ponte, a coluna central e as paredes de spandrel do Píer 2 e Pilar 3.
Como o trabalho de GPR foi limitado a dois dias para esta pesquisa, todos os dados foram coletados e salvos em diferentes projetos no sistema GPR e processados em EKKO_ProjectTM Software GPR para obter medidas estimadas de espessura. Para obter uma estimativa precisa da velocidade da onda GPR, um furo central foi perfurado na base do arco de concreto no Abutment 3 (Figura 3, direita) para medir a espessura da parede da ponte. A velocidade da onda GPR foi calculada correlacionando a espessura da parede do núcleo ao tempo de reflexão do GPR na parte posterior da parede. Esta velocidade foi considerada representativa do resto da parede de concreto.
Interpretar e encontrar a espessura da parede a partir dos dados GPR foi simples, dado que existia um bom contraste dielétrico entre a parede do bloco de arenito e a terra compactada entre as paredes da ponte. As seções transversais GPR mostram a transição de reflexões de radar uniformes para dispersas que foram interpretadas como a transição da parede para o preenchimento de entulho (Figura 4).
Além de medir com sucesso a espessura da parede do arco de concreto na base e na coroa dos dados GPR, eles também foram capazes de confirmar a existência de massa (um declive inclinado) na parede do Abutment 3, uma vez que a espessura estimada da parede parecia aumentar em direção à base da parede (Figura 4, direita). Os resultados no Píer 2 forneceram mais insights, com os dados GPR indicando uma espessura relativamente constante na coluna central e na parede de spandrel (Figura 4, esquerda), implicando na ausência de massa da parede. Ele também destacou as paredes de spandrel significativamente mais finas em comparação com o Abutment 3 (Figura 3, esquerda).
Conclusões
A GGB recebeu feedback positivo da equipe de projeto da ponte de que as interpretações do GPR forneceram detalhes valiosos para a elaboração de seu projeto final para preservar a ponte existente. O projeto híbrido de “ponte dentro de uma ponte” foi aceito e a construção está planejada para começar em setembro de 2022.
Dados cortesia de Bill Owen da Caltrans.
Notas de rodapé:
1 Um spandrel é o espaço triangular formado por um arco, o topo ou deck da ponte e quaisquer elementos estruturais verticais.
2 Um pilar de ponte é a parte da fundação da ponte que fica no solo em cada extremidade da ponte.
3 Um píer é a principal coluna de suporte do vão do tabuleiro da ponte que cruza os pilares.
