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Como inspeccionar algumas das mais antigas, mais altas ou mais complexas estruturas de pontes do mundo? Damos uma olhada em cinco das pontes mais icónicas para ver como podem ser protegidas e inspeccionadas com diferentes tecnologias
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De acordo com a Sociedade Americana de Engenheiros Civis, existem mais de 617.000 pontes nos Estados Unidos, das quais 42% têm pelo menos 50 anos e 7,5% são consideradas estruturalmente deficientes, o que significa que estão em "mau estado". E isto é apenas nos EUA!
Globalmente, a situação varia, mas todos os países têm uma coisa em comum - o envelhecimento das infra-estruturas!
Veja as cinco pontes mais emblemáticas em todo o mundo e como elas podem ser protegidas e inspeccionadas com diferentes tecnologias...
A Ponte Golden Gate, construída em 1937, é uma magnífica ponte suspensa que liga São Francisco ao Oceano Pacífico. A ponte de 894.500 toneladas foi concebida e criada em apenas quatro anos e é considerada uma maravilha da engenharia devido à sua complexa concepção e construção. A ponte de aço é suspensa por dois cabos primários que passam sobre a parte superior das torres e são fixados em ancoragens de betão em cada extremidade.
A Associação Americana de Oficiais de Estradas e Transportes do Estado (AASHTO) recomenda que uma ponte deve ser inspeccionada de dois em dois anos. Como relatado noSan Francisco Chronicle, discutindo o relatório de inspecção da ponte Golden Gate 2018, engenheiros e inspectores licenciados "escalaram o comprimento das torres da ponte de 81 anos e da fundação de betão, tirando fotografias e rabiscando notas em papel durante a inspecção ao longo de três semanas".
Felizmente, existem agora formas mais eficientes de realizar inspecções visuais. Em vez de utilizar almofada e papel para registar os resultados, software inteligente como INSPECT pode manter tudo junto, capturando defeitos com assistência de IA, visualizando-os em RA e armazenando todos os dados, fotos e notas de inspecção juntos e em segurança num único local.
O estado do aço ou do betão da ponte nem sempre é visível e requer uma abordagem multitecnológica para testar a saúde estrutural tanto acima como abaixo do nível do mar. Abaixo do nível do mar estão as grandes fundações de betão da ponte Golden Gate que suportam as duas torres principais. A inspecção destas é feita com equipamento especializado de sonar descido em profundidade, bem como inspecções subaquáticas com uma equipa de mergulho.
Acima do nível do mar, a ponte icónica é constituída por duas torres de aço e convés da ponte, pilares de betão, ancoragens, e blocos maciços de betão que suportam os cabos de suporte dos cabos de aço de carbono galvanizado. Os cabos de aço podem ser inspeccionados comdetectores especializadosde falhas metálicas e tecnologias deteste de dureza. Os blocos de betão, pilares e ancoragens podem ser inspeccionados utilizando radar de penetração de onda contínua de frequência escalonada no solo(GPR),eco de pulso ultra-sónico, etecnologia de ricochete.
Alimentadas por software inteligente, estas tecnologias não destrutivas podem fornecer dados profundos sobre a condição, saúde e defeitos na Ponte Golden Gate em tempo real e fornecer indicadores de gravidade para decisões de manutenção preventiva.
Tower Bridge é uma das pontes mais famosas do Reino Unido, construída em 1886. A construção levou um total de oito anos a completar com mais de 11.000 toneladas de aço utilizadas para a estrutura das torres e passadiço, mais mais de 70.000 toneladas de betão para os dois píeres para suportar a estrutura. A estrutura foi então revestida em granito Cornish e pedra Portland para proteger o aço.
No Reino Unido, as pontes devem ser submetidas a inspecções visuais de dois em dois anos e a uma inspecção mais estreita de seis em seis anos. Qualquer constatação relativa deve ser acompanhada de inspecções mais profundas utilizando tecnologias especializadas para ver dentro da pedra ou do betão e detectar a corrosão. Podemos ver numrelatório de inspecção de Março de 2021 que na última inspecção visual de Tower Bridge não houve resultados prioritários, alguns trabalhos necessários e alguma ferrugem menor presente.
Durante asgrandes reparações de 1991 e 1992, descobriu-se uma maior corrosão que levou aorestabelecimento da estrutura tal como originalmente construída, para restaurar a resistência da ponte e manter a sua segurança.
O que é difícil de ver pelo relatório é onde se encontra exactamente a ferrugem e qual poderá ser o cronograma de manutenção preditiva para as áreas assinaladas como "sinais precoces de deterioração" ou "defeito/dano moderado", "alguma perda de funcionalidade poderia ser esperada".
Mas não tem de ser um trabalho de adivinhação. Com software como o INSPECT, não só todas as descobertas podem ser documentadas em poucos cliques, como também tudo é geolocalizado para a posição exacta. Para estruturas que requerem inspecções regulares como a Ponte da Torre, saber exactamente onde se encontram os defeitos pode poupar horas de tempo para os próximos inspectores ou equipa de manutenção. Além disso, INSPECT fornece uma única fonte de verdade, com dados de inspecções passadas e actuais armazenados em segurança em conjunto. Isto evita a questão comum de perda de dados de relatórios em papel ou de ter vários relatórios de tempos diferentes, todos armazenados em locais diferentes. Isto pode incluir não só os dados das inspecções visuais, mas também os dados de inspecções mais profundas com várias tecnologias.
Ao contrário das outras pontes desta lista, Tower Bridge é uma ponte combinada de báscula e ponte suspensa que se abre para permitir a passagem de navios cerca de 800 vezes por ano. É também a maior ponte levadiça do mundo. Isto significa que as inspecções da Tower Bridge, especialmente as inspecções mais profundas, podem ser um processo longo e complicado.
A base de cada uma das torres primárias contém o sistema hidráulico e os contrapesos para a abertura das bases de 1200 toneladas que fazem a estrada sobre a ponte. Em 2021, estas basculas não fecharam depois de deixar passar um navio, deixando centenas de motoristas e peões encalhados em cada extremidade enquanto esperavam pela sua fixação. A alta funcionalidade da Ponte da Torre combinada com a sua idade, requer uma abordagem multitecnológica e minuciosa das inspecções para obter o quadro completo.
Por exemplo, para aceder, mapear e monitorizar a corrosão activa no betão, atecnologia avançadaHalf-Cell é uma solução eficiente. Para testar a resistência e uniformidade do betão, atecnologia de ricochete, aUltrasonic Pulse Velocity e a Ultrasound Pulse Echo funcionam bem como métodos portáteis e precisos.
A durabilidade do betão é também influenciada pela sua permeabilidade à água. Para estruturas como pontes que se encontram dentro e acima da água, a verificação da permeabilidade pode ser um indicador de saúde extremamente valioso. Para medir a permeabilidade do betão na ponte Torre, ummedidor de resistividade superficial pode ser utilizado para dar uma indicação precisa.
Para a estrada, oGPR de subsuperfície pode ser utilizado para aceder e mapear o perfil da camada da estrada. Os componentes metálicos podem ser inspeccionados com tecnologia especializada de detecção de falhas e testadores de dureza não destrutivos.
Os dados das inspecções visuais e multitecnológicas podem então ser utilizados para criar uma linha temporal precisa para a manutenção preditiva.
O Viaduto de Millau em França é a ponte viaduto mais alta do mundo. Também uma das mais recentes pontes deste conjunto, a construção do Viaduto de Millau começou em 2001 e levou pouco menos de quatro anos a ser concluída. Feito de cerca de 127.000 metros cúbicos de betão, 19.000 toneladas de aço para reforço do betão, mais 5.000 toneladas de aço pré-esforçado para cabos e mortalhas, os construtores desta ponte com múltiplos cabos têm afirmado que a ponte deveria durar pelo menos 120 anos. A Millau possui 7 pilares de betão para suportar a auto-estrada de quatro faixas com ombros duros, mantidos no lugar com 154 estacas de cabos de aço.
Uma vez que o Viaduto de Millau é uma das mais recentes pontes, é também construído com várias características tecnológicas tais como sensores de movimento e movimento, incluindo acelerómetros, anemómetros, extensómetros, e inclinómetros. Devido à sua enorme altura, estes sensores ajudam a localizar potenciais pontos de problema ou desgaste que podem encurtar a vida útil da ponte. As inspecções visuais do viaduto de Millau são normalmente realizadas com um zangão.
Outro ponto interessante sobre esta ponte é o facto de ter tido umamonitorização estrutural detalhada desde o início, fornecendo informações e dados valiosos que as pontes mais antigas não têm. Desde a sua abertura, tem tido várias inspecções periódicas detalhadas, mais inspecções anuais com equipamento especializado, para além dos drones.
Contudo, como discutimos numaentrevista recentecom Marcel Poser, a recolha de grandes quantidades de dados não é o objectivo final das inspecções, especialmente quando grande parte deles poderia ser classificada como "má" ou dados inutilizáveis. O objectivo é a recolha de dados profundos, informativos e accionáveis, de preferência em tempo real.
No caso do Viaduto de Millau, os sensores são críticos para a monitorização da ponte, pois resistem a tremendos desafios sísmicos, climáticos e geográficos. Estes dados são continuamente monitorizados na sala de controlo de operações. A combinação da monitorização estrutural com inspecções periódicas é um bom exemplo da utilização de uma abordagem multitecnológica à manutenção preventiva. Para uma estrutura desta magnitude, é necessário um cuidado extra para organizar e gerir as grandes quantidades de dados recolhidos de todos os diferentes sensores e inspecções.
Uma vez que o Viaduto de Millau foi monitorizado durante toda a sua construção, foi possível estabelecer os valores de referência para a monitorização e manutenção futuras. Isto mostra o valor e a importância de registar todas as informações e defeitos de uma estrutura numa certidão digital de nascimento. Além disso, o viaduto tem também disposições específicas para a manutenção preventiva com todos os lados da estrutura acessíveis.
A ponte com múltiplos cabos está também equipada com sensores e dispositivos para coisas como medição da velocidade do vento, temperaturas médias do ar e do convés, humidade do convés de aço, e detecção de fenómenos escorregadios. Outras tecnologias especializadas podem ser utilizadas para verificar o estado de saúde, resistência e integridade do betão ou do aço da ponte.
Dados do drone, monitorização estrutural e inspecções são todos utilizados em conjunto para identificar com precisão quaisquer problemas que exijam inspecções mais profundas. Por exemplo, atecnologia de ressalto pode ser utilizada para verificar a resistência do betão e a uniformidade dos pilares em quaisquer áreas questionáveis.A ultra-sónica pode ser utilizada para detectar vazios, colagem de mel, ou defeitos e uma das principais estratégias para inspeccionar pontes como esta é combinar eco de pulso ultra-sónico e GPR para monitorizar a saúde das condutas tendinosas.
A ponte Ponte Di Rialto é um projecto de vão único de Antonio da Ponte, arquitecto veneziano nascido na Suíça, e foi concluída em 1591, após três anos de construção. É a ponte mais antiga sobre o Grande Canal em Itália e tornou-se uma das principais atracções de Veneza. A Ponte Rialto é feita de pedra Istriana, com duas rampas ostentando uma fila de lojas pitorescas que levam até ao pórtico central.
Ao longo dos séculos, a Ponte Di Rialto tem recebido muitas inspecções e trabalhos de restauro. Na altura da sua construção, muitos arquitectos duvidaram que a estrutura durasse, mas graças a inspecções, restauro cuidadoso e reforço extra, a ponte ainda se mantém forte. A mais recente grande restauração teve lugar em 2015, tratando todos os componentes estruturais da ponte pela primeira vez em mais de 400 anos. As 364 colunas mostraram fracturas e foram repostas em chumbo derretido para longevidade. Olevantamento preliminar não revelou emergências que exigissem atenção especial.
Com o software de inspecção inteligente, é possível determinar se as constatações do estado da superfície no levantamento visual estão no verde (não é necessária qualquer acção), no amarelo (é necessário planear a manutenção preventiva), ou no vermelho (é necessária atenção de emergência). Quaisquer fissuras podem ser identificadas e segmentadas com inteligência artificial e relatórios podem ser gerados no local, construindo uma história digital desta famosa estrutura.
Durante a restauração, os trabalhadores foram obrigados a retransmitir os cabos de gás, eléctricos e telefónicos que alimentavam as 24 lojas nas rampas. Quando as linhas eléctricas e utilitárias são enterradas sob pedra ou betão, o radar de penetração de solo (GPR) pode ser utilizado para as localizar com precisão antes de qualquer perfuração ou reparação. Em particular, o GPR de Onda Contínua de Frequência Escalonada é mais eficaz para alcançar tanto a detecção de profundidade como de objectos de alta resolução em tempo real para este tipo de ponte.
Para determinar a homogeneidade e resistência, detectar defeitos subterrâneos, ou medir a espessura, o Ultrasound Pulse Echo é utilizado como uma solução eficaz, revelando dados valiosos e históricos em mostradores de realidade aumentada ou mapas térmicos.
A Ponte Sheikh Zayed em Abu Dhabi EAU é descrita como a estrutura de ponte mais complexa do mundo. Desenhada pela renomada arquitecta Zaha Hadid, para o governo de Abu Dhabi, a construção da Ponte Sheikh Zayed começou em 2003 e levou sete anos a ser concluída. No total, a ponte tem 842 metros de comprimento com 11 secções de vão de convés, duas estradas de quatro faixas, uma faixa de emergência e uma passarela para peões. Existem três arcos principais (o arco central atinge 63 metros de altura) com quatro pilares principais, mais dois conjuntos de apoios. A ponte Sheikh Zayed (por vezes chamada Ponte Hadid) destina-se a ser uma estrutura icónica com uma vida útil engenhosa de 120 anos. Foi também dado especial cuidado para assegurar que a ponte fosse construída para que não houvesse fraqueza no betão que permitisse a corrosão de atacar a armadura de aço.
Nos EAU e em todo o mundo, tem havido uma grande mudança nas inspecções tradicionais de pontes ao longo da última década. Por exemplo, até 2009, a Autoridade Rodoviária e de Transportes do Dubai (RTA) utilizou um sistema de papel e caneta para inspecções e gestão de pontes ou bens. Isto custou tempo considerável aos engenheiros de inspecção e tornou as decisões de manutenção mais difíceis.
medida que a tecnologia foi avançando, os sistemas de manutenção de pontes nos EAU são agora na sua maioria digitais, e o papel e a caneta foram trocados pelo iPad ou pelo móvel para inspecções visuais. Agora os dados de inspecção podem ser recolhidos e comunicados facilmente a partir do local, sem necessidade de viajar de volta ao escritório para compilar tudo, sem risco de perda de dados. Além disso, software inteligente como INSPECT pode ser utilizado para criar um gémeo digital 3D da ponte para o visualizar na sua totalidade com os resultados das inspecções e monitorização que o acompanham.
Muitas pontes modernas são agora construídas com sensores incorporados e monitores de corrosão embutidos que, para grandes bens como a ponte Sheikh Zayed, podem ajudar a poupar tempo nas inspecções visuais. No entanto, as inspecções visuais físicas também são importantes, mesmo para as pontes modernas.
O engenheiro de inspecção pode retirar dados dos monitores e utilizar a informação para ajudar na inspecção visual e identificar quaisquer problemas. Podem também captar imagens de alta resolução que são Geolocadas no mapa e armazenadas em segurança com o resto dos registos dos bens para análise pós-inspecção. Com INSPECT, a ponte também pode receber uma classificação de gravidade com base nos resultados, para que os decisores tenham acesso à informação certa no momento certo. As tecnologias avançadas são também utilizadas com apenas alguns cliques em inspecções visuais utilizando a detecção de defeitos de IA para identificar e segmentar as fissuras no betão.
Durante a construção, a ponte Sheikh Zayed tinha o seu próprio programa de computador dedicado a prever com precisão as mudanças passo a passo e de geometria a longo prazo. No entanto, há muitos componentes nesta ponte única que ainda podem requerer uma inspecção mais profunda. Por exemplo, os notórios arcos da ponte Sheikh Zayed foram concebidos para se assemelharem a dunas de areia para se adaptarem à paisagem, mas não são apenas para efeito. Sãovigas de caixa dobrada que são construídas em aço e ligadas entre si por blocos de betão, reforçadas com cabos de aço.
No total, foram utilizadas quase 500 toneladas de betão de alta qualidade, 5000 toneladas de aço pré-esforçado e 2000 toneladas de aço fundacional. GPR é a tecnologia mais amplamente utilizada e eficiente para inspeccionar o betão e detectar o que está por baixo da superfície, incluindo defeitos e vergalhões. A imagem estrutural detalhada com detecção de defeitos e determinação da resistência e homogeneidade do betão pode ser feita com eco de pulso ultra-sónico. O teste de meia célula também pode ser utilizado para verificar a corrosão induzida por cloreto devido à proximidade imediata da água do mar.
Para além de ser uma estrutura de assinatura de Abu Dhabi, a ponte Sheikh Zayed é uma ponte extremamente funcional e é muito utilizada por veículos com aproximadamente 1600 carros a passar de hora em hora. Com as 8 faixas totais mais as faixas de emergência, a segurança rodoviária é uma grande prioridade. A verificação da segurança de cada detalhe, incluindo as marcações das estradas, é uma tarefa importante.
Com o complexo sistema de iluminação da ponte, assegurar uma boa visibilidade nocturna e diurna das marcações rodoviárias pode ajudar a salvar vidas e proteger a estrutura de acidentes. A visibilidade das marcações rodoviárias pode ser testada de forma segura e eficiente com a utilização detestadores dinâmicosde retroreflectividade ligados a um veículo. Desta forma, a estrada pode permanecer aberta e não há risco para o engenheiro que realiza os testes.
Com tantos tipos de estruturas de pontes e várias tecnologias diferentes para as inspeccionar, tem sido tradicionalmente um desafio gerir todos os dados de cada fonte. Agora, os dados de todas as várias tecnologias, os relatórios, os desenhos, fotografias e quaisquer outros documentos podem ser acedidos a partir de umespaço de trabalho seguro. Isto é um avanço para a gestão de pontes, poupando tempo e custos tanto a curto como a longo prazo, e, mais importante ainda, assegurando a boa saúde da estrutura para evitar quaisquer eventos desastrosos.
Há ainda uma grande necessidade de sensibilização em torno das inspecções preventivas em todo o mundo. As tecnologias mudaram drasticamente para se tornarem de fácil utilização, ergonómicas, e mesmo democratizadas, de modo a tornarem-se mais acessíveis. Ter registos digitais de inspecção e relatórios acessíveis sobre a saúde das pontes provou ser inestimável para tomar decisões de manutenção preventiva antes que as reparações se tornem demasiado difíceis de gerir.
Para proteger o nosso mundo construído e as nossas pontes globais, grandes e pequenas, inspecções periódicas com o equipamento certo e estratégias de manutenção preventiva são as únicas formas de alcançar este objectivo colossal.
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