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Encontro Nacional Betão Estrutural 2004 1

AS PONTES SOBRE A RIBEIRA DE TEMILOBOS (ARMAMAR) E SOBRE O RIO ANTUÃ (VIADUTO V1 NA N224)

Júlio APPLETON J. NUNES DA SILVA José DELGADO Eng. Civil Eng. Civil Eng. Civil A2P Consult, Lda A2P Consult, Lda A2P Consult, Lda Lisboa Lisboa Lisboa

SUMÁRIO O objectivo da comunicação é a apresentação de duas pontes concluídas em 2003 e em que o tabuleiro foi construído por avanços sucessivos em consola com vãos centrais de 130 m e 135 m. A ponte sobre a Ribeira de Temilobos tem 4 vãos e um desenvolvimento total de 376 m; a ponte sobre o Rio Antuã tem também 4 vãos e um desenvolvimento total de 380.50 m. No trabalho, para além da apresentação geral das obras foca-se em particular o controlo de geometria durante a execução. Este trabalho constitui também uma homenagem ao Eng. Nunes da Silva falecido em Outubro de 2003. 1. A PONTE SOBRE A RIBEIRA DE TEMILOBOS 1.1 Descrição geral da ponte A Ponte sobre a Ribeira de Temilobos na EN 313 na ligação a Armamar integrada no IP3/Lanço Régua-Reconcos desenvolve-se entre os Km 0 + 880.000 e 1 + 235.000 do projecto da reformulação da EN 313, Figura 1. Na zona da Ponte o traçado em planta é complexo. A ponte tem um comprimento total de 355.00 m entre eixos dos encontros correspondentes a 261.970 m em recta, 50.420 m em clotóide e 42.614 m em curva circular. Em perfil a EN 313 é caracterizada, na zona da ponte, por um perfil côncavo de raio 2 500 m. O perfil transversal da via sobre a ponte é constituído por uma plataforma, com uma largura total de 12.20 m e integra duas faixas de 3.50 m, duas


bermas de 1.00 m e dois passeios com 1.50 m. A inclinação transversal do tabuleiro é variável. A ponte desenvolve-se na orientação aproximadamente Noroeste-Sudeste a uma distância máxima do solo de aproximadamente 72.00 m na zona de atravessamento da Ribeira de Temilobos.

Figura 1: Planta e corte

Foi realizado um estudo geológico de superfície incluindo poços de inspecção que revelaram que os afloramentos rochosos graníticos surgem quase à superfície. Foram executadas 5 sondagens mecânicas à rotação com cerca de 15 m de profundidade e extraídas amostras da rocha a três níveis do maciço (~ 1 m, 5 m e 10 m) para ensaio de compressão simples e determinação do módulo de deformabilidade. Das sondagens realizadas concluiu-se que na camada superficial os granitos se apresentam muito a medianamente alterados e com diaclasamento em malha apertada (zona geotécnica ZG1). Esta camada apresenta espessuras variáveis de 2 m a 5 m ocorrendo as maiores espessuras nos horizontes superiores. Dos ensaios de compressão simples obtiveram-se, de amostras extraídas até 5 m de profundidade, valores da resistência última em compressão simples de 5 a 94 MPa e valores do módulo de elasticidade de 0.33 a 23 GPa. As fundações adoptadas foram assim directas isoladas com base a uma profundidade de 3 m a 5 m e com tensões admissíveis de 0.6 MPa (encontros) e de 1.0 MPa (pilares). A solução adoptada para a Ponte sobre a Ribeira de Temilobos não coloca qualquer restrição ao escoamento em caso de cheia nem o nível de cheias atingirá as fundações dos pilares P1 e P2. Tendo em conta a extensão da obra e a altura acima do solo concebeu-se uma solução para a superestrutura constituída por um tabuleiro em caixão de betão armado pré-esforçado apoiado


em dois pilares com aproximadamente 45.00 m de altura e vencendo um vão central de 130 m. Este tabuleiro foi construído por avanços sucessivos simetricamente a partir dos dois pilares. A localização dos pilares, para além de permitir centrar o vão principal com o vale da ribeira, permite ainda que quase todo o tabuleiro a construir em consola se localize ao longo de um alinhamento recto. Na ligação ao encontro do lado de Armamar (encontro direito) e devido quer à assimetria do vale, quer à própria curvatura em planta da estrada existe um pilar e um tramo adicional. Tem-se assim que a Ponte é constituída por 4 vãos: 85.00 m + 130.00 m + 95.00 m + 45.00 m. A zona lateral do tabuleiro junto ao encontro esquerdo assim como o último tramo junto ao encontro direito foram construídos através de um cimbre ao solo com uma altura média inferior a 10.00 m e com uma altura máxima de aproximadamente 15.00 m, Figura 1. A secção transversal do tabuleiro é constituída por um caixão de altura variável entre 7.00 m sobre os pilares centrais e 3.00 m nas zonas dos meios vãos e no tramo da extremidade junto ao encontro direito. A laje entre almas apresenta um troço central com uma espessura constante e igual a 0.30 m e dois troços laterais com uma espessura variável até 0.50 m. Na zona a construir por avanços sucessivos estes troços laterais servem para acomodar os cabos de pré-esforço da consola. Para além da laje entre almas existem ainda duas consolas laterais com um vão de 2.50 m e com uma espessura linearmente variável entre 0.20 m e 0.35 m. Na zona do tramo junto ao encontro direito e devido ao nó aí existente a largura do tabuleiro é variável. Esta largura do tabuleiro é conseguida à custa do aumento das consolas laterais até 3.90 m, mantendo-se o caixão constante. As almas do caixão têm espessura constante igual a 0.45 m ao longo de todo o desenvolvimento da ponte. O banzo inferior tem no vão uma espessura de 0.20 m. Esta espessura é variável na zona sobre os pilares, aumentando até 1.40 m sobre os pilares centrais e até 0.50 m sobre o pilar do tramo lateral do lado de Armamar. Na ligação do banzo inferior às almas existem dois esquadros com 0.40 m de espessura máxima de forma a poderem acomodar os cabos de continuidade. A aduela de arranque tem 1.00 m de comprimento para além da face dos pilares por forma a que o início da utilização do cimbre móvel seja realizado com um cross member para 6.00 m de desenvolvimento do tabuleiro. Após a realização desta 1ª aduela serão montados os dois carrinhos, as seguintes cinco aduelas têm 4.00 m de comprimento e as restantes 5.00 m de comprimento. As aduelas de fecho têm 4.00 m de comprimento. O pré-esforço longitudinal no tabuleiro envolve dois tipos de famílias de cabos: os cabos das consolas (localizados somente no banzo superior) e os cabos de continuidade (localizados no banzo inferior do tramo central e nos tramos adjacentes). No tabuleiro existem diafragmas nas secções sobre os pilares e de apoio nos encontros. O tabuleiro é pré-esforçado longitudinalmente através de cabos aderentes, reservando-se a utilização do pré-esforço exterior (não aderente) para eventuais reforços. O tabuleiro é ligado monoliticamente aos pilares centrais. Na ligação aos encontros e ao pilar do tramo lateral do


lado de Armamar utilizaram-se aparelhos de apoio, um por alma, de forma a permitir a rotação e o deslocamento longitudinal. No sentido transversal, os deslocamentos do tabuleiro são impedidos em todos os pilares e nos encontros. Os pilares centrais têm uma secção vazada com paredes de 0.50 m de espessura, inscrita num rectângulo de 6.00 m x 5.50 m na base e de 4.00 m x 5.50 m no topo. O pilar do tramo lateral tem também uma secção vazada com paredes de 0.40 m de espessura, inscrita num rectângulo de 2.30 m x 5.50 m, com um alargamento transversal no topo para 7.10 m para realizar o apoio do caixão do tabuleiro. As fundações dos pilares centrais são rectangulares com 11.00 m x 13.30 m x 3.00 m. A fundação do pilar lateral é também rectangular com 5.00 m x 9.00 m x 1.50 m. O encontro esquerdo é do tipo perdido e é constituído por uma viga de estribo de betão armado apoiada em 4 montantes. O encontro direito é aparente sendo constituído por uma viga de estribo apoiada em 4 montantes que servem simultaneamente de contrafortes. Do lado Norte o encontro direito é prolongado por um muro de suporte com 67.50 m de desenvolvimento de forma a fazer a ligação com a estrada existente. 1.2. Aspectos particulares da execução da obra Durante a construção a estabilidade do tabuleiro para as acções correntes será assegurada através da ligação monolítica aos pilares centrais. Consideraram-se cabos exteriores de pré-esforço a ligar o tabuleiro às fundações dos pilares de forma a garantir a estabilidade do tabuleiro para acções excepcionais, nomeadamente acções de acidente, a garantir uma compressão mínima no topo dos pilares e a evitar que as armaduras dos pilares fossem condicionadas pelas combinações de acções da fase construtiva, Figura 2.

Figura 2: Sistema de equilíbrio


1.3 Controlo da geometria durante a execução da obra O objectivo do estudo é a definição das contraflechas que em cada betonagem devem ser introduzidas no carro de avanços imediatamente antes da betonagem. Trata-se de um estudo para o qual é fundamental ter em conta a evolução no tempo das propriedades do betão (em particular do seu módulo de elasticidade e coeficiente de fluência), o efeito da temperatura na estrutura e o planeamento previsto para a execução dos trabalhos. A variação do módulo de elasticidade foi calculado de acordo com a expressão CEB-FIP MC 90 (com s = 0.25). De igual modo adoptou-se para a fluência e retracção as expressões propostas nesse documento corrigidas de coeficientes de ajustamento aos resultados obtidos nos ensaios efectuados [3]. Assim para cada fase de betonagem e pré-esforço foi considerado o correspondente modelo estrutural actualizando à idade respectiva as características de cada parte do tabuleiro e contabilizando os efeitos diferidos entre fases. Para realizar este estudo o A2P desenvolveu uma folha de cálculo que com base na análise estrutural da sequência de construção determina a deformação total prevista para a estrutura (incluindo a fase final após a conclusão da obra). Este modelo de cálculo foi depois confirmado com a utilização do programa TDV 2000 o qual incorpora quer o faseamento construtivo quer os efeitos diferidos e apresenta a grande vantagem da rapidez na repetição dos cálculos ajustando um qualquer parâmetro ou variável. No esquema seguinte apresenta-se uma síntese dos resultados obtidos no estudo de controlo de geometria.

Ponte sobre a Ribeira de TemilobosControlo de Geometria

-40.000

-20.000

0.000

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

S14

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(P3)

S22

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S24

S25

S26

S27

S28

S29

S30

Secção

Posi

ção

da S

ecçã

o (m

m)


Em obra os deslocamentos obtidos não excederam 2 cm em relação ao previsto. Tendo sido apenas necessário uma medida correctiva (utilização de contrapeso) numa das consolas, antes de realizar o fecho central. Do estudo efectuado ressaltam os seguintes aspectos: - As deformações das consolas são quase simétricas até à realização dos fechos. Os deslocamentos devidos ao peso próprio são em grande parte compensados com os

devidos do pré-esforço (deslocamento máximo de 3 cm para a máxima consola de 63 m devido ao peso próprio e pré-esforço).

- As deformações obtidas após os fechos são assimétricas o que requer a introdução de contraflechas assimétricas.

- A deformação devido à fluência após a conclusão da obra é da ordem dos 5 cm a meio do vão de 130 m, o que se repercutiu na contraflecha nessa zona.

- A deformação vertical das consolas com 63 cm de vão para uma variação diferencial de temperatura de 10º C é de 40 mm o que mostra a importância relativa deste efeito no controlo de geometria em obra. Em obra e ao longo do dia observaram-se movimentos que confirmaram este cálculo.

Na Figura 3 apresentam-se fotos da obra durante e após a sua conclusão, sendo de realçar a qualidade da execução.

Figura 3


2. VIADUTO V1 (SOBRE O RIO ANTUÃ) NA N 224/LIGAÇÃO ENTRE OLIVEIRA DE AZEMÉIS E O NÓ DE ESTARREJA DA A1

1.1 Descrição geral do viaduto O Viaduto V1 na N 224/Ligação entre Oliveira de Azeméis e o Nó de Estarreja da A1 desenvolve-se entre os Km 4 + 174.50 e o Km 4 + 555, referidos aos pontos de intersecção do eixo da N 224 com os eixos dos apoios sobre os encontros. O perfil transversal da via sobre o Viaduto envolve uma plataforma com quatro faixas de rodagem com 3.50 m, duas em cada sentido, bermas de 1.50 m, e passeios de 1.40 m de largura, a que corresponde uma largura total da plataforma de 19.80 m. Esta obra tem como objectivo transpor o Vale do Rio Antuã, cujo leito menor ocorre aproximadamente ao km 4 + 325, desenvolvendo-se a N 224 a uma altura de cerca de 60.00 m acima do nível do Rio, em caudal de estiagem. Os condicionamentos topográficos e a altura do tabuleiro acima do solo conduziram à definição da extensão da obra e dos vãos adoptados.

Figura 4


A zona central do tabuleiro foi construída por consolas sucessivas simetricamente a partir dos dois pilares P1 e P2 localizados em cada uma das margens do Rio Antuã e afastados, entre eixos, de 135.00 m, Figura 4. A altura da secção transversal varia de 8.00 m sobre os pilares centrais a 4.00 m na secção do meio vão entre os pilares P1 e P2. As zonas do tabuleiro, adjacente à zona central, com um desenvolvimento de 24.00 m do lado do Encontro Esquerdo perfazendo assim o vão de 85.50 m, e de 93.50 m do lado do Encontro Direito, perfazendo assim os vãos de 100.00 m e 60.00 m, foram construídas utilizando um cimbre apoiado no solo e apresentam uma secção transversal também em caixão monocelular de altura constante e igual a 4.00 m. A secção transversal em caixão monocelular tem duas consolas laterais de 4.30 m, sendo o tabuleiro pré-esforçado longitudinal e transversalmente. As almas apresentam uma inclinação constante igual a 23% em relação à vertical, a que corresponde uma largura de banzo inferior variável de 9.813 m na secção de meio vão a 8 m sobre os pilares P1 e P2. As consolas têm uma espessura linearmente variável de 0.22 m na extremidade a 0.50 m a 3.80 m da extremidade, sofrendo depois um espessamento para 0.80 m em 0.50 m. O processo construtivo e a concepção geral da obra são semelhantes às referidas para a Ponte de Temilobos, não sendo possível descrevê-los com mais pormenor dada a restrição na dimensão do artigo. 3. NOTA FINAL Participaram neste projecto; para além dos autores, os Eng.ºs Francisco Virtuoso e Augusto Gomes na fase de Estudo Prévio da Ponte de Temilobos e o Eng. Nuno Travassos na fase de Assistência Técnica (controlo de geometria) do Viaduto V1. A Ponte sobre a Ribeira de Temilobos foi executada pela Somague (Eng. Paulo Rosa) e o Viaduto V1 pela Mota & Companhia, S.A. (Eng. Manuel Lopes). A supervisão foi do IEP tendo sido realizada na fase de projecto pelo Eng. Grave dos Santos e na fase de obra pelo eng. Vítor Pires (Ponte de Temilobos) e pelo eng. Jorge Cabral (Viaduto V1). 4. REFERÊNCIAS [1] - A2P - Projecto de Execução da Ponte sobre a Ribeira de Temilobos, Agosto [2] - A2P - Processo Construtivo. Controlo da Geometria da Ponte de Temilobos, estudo

realizado para a Somague, Março de 2003 [3] - LNEC - Estudo de fluência do betão a aplicar na EN 313 - Acessos do IP3 a Armamar,

Rel. 115/03 - NB, Maio de 2003 [4] - A2P - Projecto de Execução do Viaduto V1, N224 / Ligação entre Oliveira de Azeméis

e o nó de Estarreja A1, Janeiro de 1999

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