balanços sucessivos

UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI

ELIAS MONTEIRO DE OLIVEIRA

EXECUO DE SUPERESTRUTURAS EM BALANO SUCESSIVO: PONTE SOBRE A

REPRESA BILLINGS

SO PAULO 2009

ii

Orientador: Prof MSc. Fernando Jos Relvas



REPRESA BILLINGS

Trabalho de Concluso de Curso apresentado como exigncia parcial para a obteno do ttulo de Graduao do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi

SO PAULO 2009

iii

Trabalho____________ em: ____ de_______________de 2009.

______________________________________________

Prof MSc. Fernando Jos Relvas

______________________________________________

Prof MSc.Calebe Paiva Gomes de Souza



REPRESA BILLINGS

Trabalho de Concluso de Curso apresentado como exigncia parcial para a obteno do ttulo de Graduao do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi

Comentrios:_________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

iv

Aos meus pais Rute e Jesus,

pelo amor e apoio em todos os momentos,

pelo exemplo de honestidade e dignidade,

qualidades estas, que ajudaram a moldar minha

personalidade, e que me ensinaram a acreditar na

fora do meu trabalho para conquistar meus objetivos.

v

AGRADECIMENTOS

Agradeo aos amigos pessoais e aos meus colegas de faculdade, pelo apoio e

companheirismo.

Universidade Anhembi Morumbi pelo incentivo na busca do conhecimento.

Ao Prof MSc. Fernando Jos Relvas, pelo incentivo e orientao na realizao

desse trabalho.

vi

RESUMO Este trabalho de concluso aborda de forma inicial as pontes num contexto geral.

apresentando uma definio para a palavra, so comentados os aspectos histricos

do seu surgimento, as Normas Tcnicas de referncia, sendo citados logo em

seguida, os tipos de sistemas estruturais, bem como os tipos de sistemas

construtivos, dando nfase s pontes executadas pelo sistema construtivo de

balanos sucessivos. So abordados tambm, todos os parmetros considerados no

clculo de uma ponte, bem como os aspectos que influenciam em sua concepo. O

estudo de caso se refere execuo da superestrutura de uma ponte sobre a

Represa Billings, executada em balanos sucessivos. De inicio faz-se uma meno

ao Rodoanel Mario Covas, complexo virio ao qual a ponte faz parte, e que, ao

trmino, circundar a cidade de So Paulo em sua Regio Metropolitana e interligar

todas as principais rodovias que passam pela cidade. Logo em seguida so

apresentadas as caractersticas bsicas do projeto executivo, de forma sucinta so

mostradas as etapas de construo da infraestrutura e da mesoestrutura da ponte,

entrando em seguida, na execuo da superestrutura em todas as etapas de

execuo (formas, ao, concreto e protenso), comeando na aduela zero e de

disparo, e prosseguindo com as aduelas moldadas no local e finalizando com a

aduela de fechamento.

Palavras Chave: Ponte, balano sucessivo.

vii

ABSTRACT This paper has, as the main point, to present the general context of bridges. It is

presented the word definition, the historical aspects of their release, the referential

technical ruling, all kinds of structural systems, as well as all constructive systems,

emphasizing the bridges built using the constructive system called balanced

cantilever. It is also discussed all the considered parameters for a bridge calculation,

and the aspects that influence its conception. The study is related to the development

of a superstructure of a bridge over Billings Dam, developed with balanced cantilever.

At first, it is mention the complex called Rodoanel Mario Covas, where the bridge

belongs and, when concluded, will surround the city of Sao Paulo and its

metropolitan region and will connect the main highways that cross it. Following this

idea, the basic characteristics of the executive design are presented and, in a

summarized way, the steps of execution of the bridge infrastructure and

mesostructure are shown. The last part of this paper shows the superstructure

development in all its steps (mould, steel, concrete and prestressing), starting from

zero and shooting segment, going to in situ molded staves and concluding with

closing segment.

Keywords: Bridge, balanced cantilever.

viii

LISTA DE FIGURAS

Figura 5.1 Modelo esquemtico de uma ponte ........................................................ 5

Figura 5.2 Ponte com arco sobre o Rio das Antas ................................................... 9

Figura 5.3 Ponte Herclio Luz ................................................................................. 11

Figura 5.4 Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira .............................................. 12

Figura 5.5 Lanamento de Viga por trelia ............................................................. 14

Figura 5.6 - Seo transversal de uma trelia ........................................................... 14

Figura 5.7 Ponte sobre a Represa Guarapiranga executada com vigas pr-

moldadas lanadas com trelia metlica ............................................................ 15

Figura 5.8 Vista da primeira ponte em balanos sucessivos sobre o rio Peixe, SC.

........................................................................................................................... 16

Figura 5.9 Execuo de balano sucessivo com aduelas pr-moldadas ............... 18

Figura 5.10 Escoramento superior para balano sucessivo tipo treliado ........... 19

Figura 5.11 Avano das trelias na execuo das aduelas .................................... 19

Figura 5.12 Sequncia executiva de uma ponte em balano sucessivo ................ 20

Figura 5.13 Veculo-tipo ......................................................................................... 23

Figura 5.14 Trens-tipo ............................................................................................ 23

Figura 6.1 Mapa representativo do Rodoanel Mario Covas: Amarelo Trecho

Oeste; Azul Escuro Trecho Sul; Azul Claro Trecho Leste; Vermelho Trecho

Norte. ................................................................................................................. 28

Figura 6.2 Localizao geogrfica da Ponte sobre a Represa Billings ................... 30

Figura 6.3 Vista lateral do modelo de clculo ......................................................... 31

Figura 6.4 Perspectiva superior do modelo de clculo ........................................... 31

Figura 6.5 Perfil e corte das estacas pr-moldadas de concreto protendido .......... 32

Figura 6.6 Bloco de coroamento sobre estacas e vigas de travamentos dos blocos

........................................................................................................................... 33

Figura 6.7 Cortes longitudinais e transversais dos blocos de coroamento, pilares,

aduela zero e aduela de disparo ........................................................................ 33

Figura 6.8 Corte longitudinal tpico das aduelas que compem o balano sucessivo

........................................................................................................................... 34

Figura 6.9 Esquema de posicionamento dos cabos de protenso das aduelas ..... 34

ix

Figura 6.10 Tabela de ao protendido .................................................................... 34

Figura 6.12 Vista longitudinal do vo tpico ............................................................ 35

Figura 6.11 Posicionamento da trelia na aduela ................................................... 35

Figura 6.13 Vista longitudinal do vo extremo ........................................................ 36

Figura 6.14 Ilha de cravao, com a estaca sendo preparada para cravao ....... 37

Figura 6.15 Conjunto de estacas cravadas a espera de serem arrasadas ............ 37

Figura 6.16 Posicionamento do contraventamento ................................................ 38

Figura 6.17 Execuo de uma etapa do bloco de coroamento .............................. 38

Figura 6.18 Execuo de uma etapa do pilar ......................................................... 39

Figura 6.19 Conjunto de pilares executados .......................................................... 39

Figura 6.20 Montagem do cimbramento em leque ................................................. 40

Figura 6.21 Forma de fundo da aduela zero e de disparo ...................................... 41

Figura 6.22 Execuo da etapa inicial da aduela zero e aduela de disparo ........... 42

Figura 6.23 Execuo da 2 etapa da aduela zero e disparo ................................. 43

Figura 6.24 Execuo da 3 etapa da aduela zero e de disparo ............................ 43

Figura 6.25 Montagem de formas e armao da ultima etapa ............................... 44

Figura 6.26 Aduelas zero e aduela de disparo totalmente executadas .................. 44

Figura 6.27 Montagem da trelia em solo .............................................................. 45

Figura 6.28 Montagem da trelia sobre as aduelas zero e de disparo ................... 46

Figura 6.29 Contrapeso para sustentao e equilbrio da trelia sobre o apoio ..... 46

Figura 6.30 Trilho existente para permitir a movimentao da trelia sobre o apoio

........................................................................................................................... 47

Figura 6.31 Forma plana aparente a ser utilizada na execuo do balano

sucessivo ........................................................................................................... 47

Figura 6.32 Forma plana aparente sendo fixadas na trelia .................................. 48

Figura 6.33 Montagem da forma da parte inferior da aduela ................................. 49

Figura 6.34 Armao da face inferior da aduela ..................................................... 50

Figura 6.35 Armao e forma do fundo e das laterais da aduela ........................... 50

Figura 6.36 Concretagem da laje de fundo e metade das paredes laterais da

aduela ................................................................................................................ 51

Figura 6.37 Concretagem de etapa da aduela ....................................................... 51

Figura 6.38 Retirada de corpo de prova para controle tecnolgico do concreto .... 52

Figura 6.39 - Armao e forma da do complemento da parede da aduela e laje

superior .............................................................................................................. 52

x

Figura 6.40 Concretagem da laje superior concluda ............................................. 53

Figura 6.41 Movimentao da trelia ..................................................................... 53

Figura 6.42 Montagem das formas da aduela ........................................................ 54

Figura 6.43 Macaco hidrulico para protenso da aduela executada .................... 57

Figura 6.44 Execuo da protenso da aduela ...................................................... 58

Figura 6.45 Tabela de controle da execuo da protenso, contendo as cargas de

protenso e os alongamentos aferidos. ............................................................. 58

Figura 6.46 Execuo da aduela de fechamento, ocorrendo o fechamento do vo

........................................................................................................................... 60

Figura 6.47 Iamento da trelia para cimbramento do vo central da ponte .......... 61

Figura 6.48 Vista superior da concretagem da laje do vo central ......................... 61

Figura 6.49 - Vista lateral da ponte executada .......................................................... 62

xi

LISTA DE TABELAS

Tabela 5.1 Peso especfico dos materiais .............................................................. 21

Tabela 5.2 Cargas dos veculos ............................................................................. 22

Tabela 5.3 Caractersticas dos veculos ................................................................. 23

Tabela 5.4 Caractersticas dos fios para protenso aliviados RN ....................... 26

Tabela 5.5 Caractersticas dos fios para protenso estabilizados RB ................. 26

xii

SUMRIO p.

1. INTRODUO ..................................................................................................... 1

2. OBJETIVOS ......................................................................................................... 2

2.1 Objetivo Geral ............................................................................................................. 2

2.2 Objetivo Especfico ................................................................................................... 2

3. MTODO DE TRABALHO .................................................................................. 3

4 JUSTIFICATIVA .................................................................................................. 4

5 REVISO BIBLIOGRFICA ................................................................................ 5

5.1 Definio ...................................................................................................................... 5

5.2 Histria da Construo de Pontes ........................................................................ 6

5.3 Dados para o Projeto ................................................................................................ 7

5.4 Normas de Referncia .............................................................................................. 7

5.5 Tipos de Sistemas Estruturais ............................................................................... 85.5.1 Pontes em Laje ........................................................................................................ 8

5.5.2 Pontes em Arco ........................................................................................................ 8

5.5.3 Pontes Pnseis ........................................................................................................ 9

5.5.4 Pontes Estaiadas ................................................................................................... 11

5.6 Tipos de Sistemas Construtivos ......................................................................... 125.6.1 Execuo sobre Escoramentos ........................................................................... 13

5.6.2 Lanamento por Trelias ...................................................................................... 13

5.6.3 Sistema por Empurramentos Sucessivos .......................................................... 15

5.6.4 Sistema em Balanos Sucessivos ...................................................................... 15

5.7 Dimensionamento de Pontes ............................................................................... 21

xiii

5.7.1 Foras Externas ..................................................................................................... 21

5.7.2 Cargas Mveis ....................................................................................................... 21

5.7.3 Clculo do Momento Fletor e Fora Cortante ................................................... 24

5.7.4 Clculo das Reaes de Apoio ........................................................................... 24

5.7.5 Envoltria de Solicitaes em Servio ............................................................... 24

5.7.6 Foras Acidentais ou Adicionais ......................................................................... 24

5.8 Protenso ................................................................................................................... 25

6 ESTUDO DE CASO ........................................................................................... 27

6.1 O Rodoanel Mario Covas ....................................................................................... 276.1.1 Trecho Sul ............................................................................................................... 29

6.2 Caracterizao do Empreendimento .................................................................. 29

6.3 O projeto Executivo ................................................................................................ 30

6.4 O processo Executivo da Infraestrutura e Mesoestrutura da Ponte ......... 366.4.1 Cravao das Estacas Pr-moldadas de Concreto ......................................... 36

6.4.2 Contraventamento das Estacas .......................................................................... 37

6.4.3 Blocos de Coroamento ......................................................................................... 38

6.4.4 Pilares ...................................................................................................................... 39

6.5 Superestrutura em Balanos Sucessivos ......................................................... 406.5.1 Aduela Central (zero) e Aduelas de Disparo ..................................................... 40

6.5.2 Aduelas em Balanos Sucessivos ...................................................................... 45

6.5.3 Protenso das Aduelas ......................................................................................... 54

6.5.4 Aduela de Fechamento ......................................................................................... 59

7 ANALISE DOS RESULTADOS ......................................................................... 63

8 CONCLUSES .................................................................................................. 64

9 RECOMENDAES.......................................................................................... 65

REFERNCIAS ......................................................................................................... 66

1. INTRODUO

O sistema de transporte rodovirio, mesmo no sendo o mais econmico, recebe

sempre um grande investimento por parte do Estado. Um fator que pode ajudar a

elevar o preo da execuo de uma rodovia a existncia de pontes e viadutos.

A escolha do mtodo executivo de uma ponte passa, a princpio, pelo aspecto

tcnico, buscando a soluo ideal para a situao geogrfica existente. Ao mesmo

tempo, preciso enquadrar-se dentro uma realidade econmica que torne o projeto

vivel.

A execuo de uma ponte sobre uma superfcie aqutica de longa extenso

possvel atravs de alguns sistemas estruturais, bem como mtodos construtivos. O

sistema estrutural em vigas-caixo atravs do mtodo construtivo de balanos

sucessivos um dos mais utilizados, sendo largamente comprovada sua eficincia

do ponto de vista tcnico e tambm financeiro.

As pontes executadas em aduelas so ideais em situaes onde exigida a

existncia de gabarito para navegao fluvial. Essa situao no seria possvel se a

ponte fosse executada com vigas pr-moldadas, devido limitao do comprimento

das vigas longarinas.

A escolha pela execuo de aduelas pr-moldadas ou moldadas no local passa por

uma escolha de ordem tcnica, financeira e de prazo para execuo. Do ponto de

vista tcnico a execuo das aduelas moldadas no local se sobressai em relao s

aduelas pr-moldadas.

A utilizao do mtodo construtivo em balanos sucessivos recomendado

tambm, alm das situaes que exigem a existncia de grandes vos, em

situaes onde a ponte ou viaduto precisam ser executados sem a interdio do

local ao redor (zona urbana).

2

2. OBJETIVOS

O trabalho a ser apresentado abordar a execuo da superestrutura de uma obra

de arte especial de uma rodovia.

2.1 Objetivo Geral

O objetivo geral deste trabalho ser a apresentao da execuo da superestrutura

da obra de arte especial utilizando o mtodo construtivo de balanos sucessivos

moldado no local.

2.2 Objetivo Especfico

O enfoque do trabalho se dar na apresentao de todo o processo construtivo da

superestrutura da ponte pelo mtodo de balanos sucessivos. Desde o

posicionamento da trelia, montagem das armaes e das formas, concretagem das

peas e finalizando com a protenso.

3

3. MTODO DE TRABALHO

Para a elaborao deste trabalho, inicialmente foi feita uma pesquisa s bibliografias

existentes, bem como a sites da Internet, buscando um conhecimento mais apurado

sobre o todo o processo envolvido na execuo de uma ponte em balanos

sucessivos.

A consulta s normas tcnicas de referncia da ABNT (Associao Brasileira de

Normas Tcnicas) permitiu a orientao relativa s prticas executivas, bem como

dos materiais utilizados e aos controles de qualidade que estes devem estar

submetidos.

Posteriormente foi feito contato com a empresa projetista da obra, que forneceu as

caractersticas de projeto consideradas no dimensionamento da estrutura, bem como

dos projetos executivos que permitiram adquirir um conhecimento mais aprofundado

sobre todo o projeto.

A consulta aos profissionais diretamente envolvidos na execuo da obra permitiu a

compreenso de todas as etapas do processo construtivo, alm dos aspectos

tcnicos que caracterizam a construo uma estrutura em balanos sucessivos.

O estudo de caso teve como base a ponte sobre a represa Billings, que faz parte do

Rodoanel Mario Covas, uma obra viria de grande importncia para a melhoria da

infraestrutura de transporte. A obra est sendo realizada na cidade de So Paulo e

englobando tambm algumas cidades da regio metropolitana.

4

4 JUSTIFICATIVA

Analisando os meios mais comuns de pesquisa, possvel encontrar um bom

material terico sobre os mais variados tipos de pontes. Porm encontra-se pouco

material que discorra sobre o processo construtivo de uma forma mais detalhada e

acessvel.

O conhecimento sobre a prtica executiva das construes, geralmente fica restrito

aos profissionais das empresas envolvidas no processo, distante das pessoas que

tm o interesse em conhecer a respeito do assunto, como estudantes de engenharia

e os demais profissionais da rea no envolvidos diretamente no acompanhamento

de uma obra dessa natureza.

O presente trabalho apresenta todo o processo envolvido na execuo da

superestrutura de uma ponte em balaos sucessivos, servindo como fonte de

consulta e divulgao a respeito do assunto.

5

5 REVISO BIBLIOGRFICA

As pontes podem ser de diversos tipos estruturais e podem ser construdas por

diversos mtodos diferentes. Seu dimensionamento est baseado em diversos

aspectos, tanto tcnico, geogrfico e tambm econmico. Esses itens esto

destacados a seguir.

5.1 Definio

Uma estrutura chamada de Ponte, quando ela construda com a finalidade de

vencer obstculos como um rio, um brao de mar ou um vale, constituindo um

elemento de um sistema virio (MARCHETTI, 2008).

Propriamente, denomina-se Ponte quando o obstculo transposto um rio.

Denomina-se Viaduto quando o obstculo transposto um vale ou outra via.

Quando temos um curso dgua de grandes dimenses, a ponte necessita de uma

parte extensa antes de atravessar o curso dgua. Esta parte em seco denominada

de Viaduto de acesso, conforme definido pelo referido autor.

Figura 5.1 Modelo esquemtico de uma ponte

Fonte: Marchetti (2008)

6

Usualmente no meio tcnico, uma ponte chamada de Obra de Arte Especial

(OAE). A composio estrutural de uma OAE se divide basicamente em:

infraestrutura, mesoestrutura e a superestrutura.

Segundo Marchetti (2008), as fundaes de uma ponte, que tm sua definio a

partir do tipo de solo que ao qual esta estar apoiada, constitui a infraestrutura.

constituda por blocos de estacas, sapatas, tubules, etc. A mesoestrutura de uma

OAE basicamente composta pelos pilares, bem como pelos blocos apoiados no

solo nas extremidades do tabuleiro. Dependendo da proposio estrutural da ponte

ou viaduto, podem compor a mesoestrutura as vigas travessas, que ficam apoiadas

sobre os pilares, caracterstico das OAE compostas por vigas longarinas. A

superestrutura da OAE representada pelos componentes que formam o tabuleiro,

sendo este, considerado como a rea til da ponte ou do viaduto.

5.2 Histria da Construo de Pontes

Desde a Antiguidade so encontradas pontes de madeira ou de cordas, feitas na

forma de vigas. Os chineses construam pontes com vigas de granitos, vencendo

vo de at 18 m. Alemes e suos construam com perfeio pontes de madeira. As

pontes de ferro fundido em forma de arco surgiram no fim do sculo XVIII.

Posteriormente, surgiram as pontes feitas em ferro forjado e o ao. Em 1850 foi

construda a ponte sobre o rio Vstula, na atual Polnia, com 6 vos de 124 m cada

um em trelias metlicas. Nesse mesmo perodo surgiram as pontes pnseis

(LEONHARDT, 1979).

Conforme mencionou o referido autor, as primeiras pontes em concreto surgiram a

partir de 1900, porm o concreto somente substitua a pedra como material de

construo. Somente em 1912 surgiram as pontes em viga e pontes em prtico. As

pontes em concreto protendido surgiram a partir de 1938, sendo largamente utilizada

a partir de 1948.

7

5.3 Dados para o Projeto

Segundo Leonhardt (1979), para se iniciar um projeto de uma ponte preciso dispor

de um grande nmero de informaes essenciais, como:

a) Planta de situao, que indicar os obstculos a serem transpostos, como

cursos dgua, estradas, caminhos, ferrovias, etc.;

b) Seo longitudinal ao longo do eixo projetado da ponte, indicando dimenso

de gabarito e seo de vazo;

c) Largura da ponte, com indicaes da largura das faixas de trfego,

acostamentos, passeios, etc.;

d) Condies das fundaes, sondagens, relatrios geotcnicos e da mecnica

dos solos. Indicao dos valores caractersticos das camadas do solo. A

definio do tipo de fundao ter impacto direto sobre o tipo de sistema

estrutural, bem como nos recursos financeiros necessrios para executar a

obra;

e) Condies locais como vias de acesso para o transporte de materiais e

equipamentos, recursos como gua e energia eltrica. preciso tambm uma

anlise critica sobre a possibilidade tcnica para executar a obra no mtodo

executivo escolhido, bem como a existncia de mo-de-obra especializada;

f) Condies meteorolgicas e ambientais, como cheias, mars, nveis dgua,

perodos de seca, temperaturas mdias e extremas, etc.;

g) A esttica e o meio ambiente tm sua importncia pra definir como ser a

ponte a ser executada. Fatores como a composio da paisagem local,

geografia do terreno, bem como a existncia de cidades com suas

caractersticas particulares interferem nesse processo;

h) Anlise quanto forma da ponte e sua integrao com o meio fsico local, e

como ir interferir na paisagem visual dos cidados que residem do local.

5.4 Normas de Referncia

A Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) elaborou as seguintes normas

que servem como referncia para a execuo de pontes em concreto armado:

8

NBR 6118 - Projeto de estrutura de concreto (ABNT, 2003); NBR 7187 - Projeto e execuo de pontes de concreto armado e protendido

(ABNT, 2003);

NBR 7188 - Carga mvel em ponte rodoviria e passarela de pedestre (ABNT, 1984);

NBR 7189 - Cargas mveis para projeto estrutural de obras ferrovirias (ABNT, 1985).

5.5 Tipos de Sistemas Estruturais

Os principais tipos estruturais de pontes so: pontes em laje, pontes em arco, pontes

pnseis e pontes estaiadas.

5.5.1 Pontes em Laje

As pontes executadas em laje rgida no possuem vigamento em sua composio,

onde se caracterizam estruturalmente como um sistema simplesmente apoiado ou

de forma contnua. Sua execuo feita de forma simplificada, sendo satisfatria

sua caracterstica quanto resistncia toro. Podendo ser executada com

concreto moldado no local ou em peas pr-moldadas (MASON, 1977).

Segundo Mason (1977), a armao das pontes em laje pode ser de concreto armado

ou protendido. A relao entre a espessura da laje e o vo existente deve variar

entre 1/15 e 1/20 para concreto armado e at 1/30 para concreto protendido. Nas

situaes em que os vos sejam maiores, o peso prprio costuma inviabilizar a

execuo de uma laje rgida, devendo-se optar por utilizar uma seo transversal em

laje alveolar.

5.5.2 Pontes em Arco

As estruturas executadas em arco permitem a utilizao do concreto armado

convencional em vos de grande comprimento, tendo um consumo de material em

nvel reduzido. O eixo do arco poder ter seu projeto executado de forma a coincidir

com a linha de presses resultante da carga permanente, utilizando a boa

9

caracterstica do concreto relativo resistncia a esforos de compresso (DNIT,

1996).

O projeto de uma estrutura em arco pode apresentar o tabuleiro superior, sustentado

por montantes, ou o tabuleiro inferior, sustentado por tirantes ou pendurais.

possvel ainda um sistema misto com o arco intermedirio, sustentado lateralmente

por montantes e, no centro, por pendurais. Para pequenos vos projetam-se pontes

em arco com tabuleiro inferior, utilizando-se tabuleiro superior nas pontes em arco

que possuem grandes vos. As pontes em arco com tabuleiro intermedirio so

pouco utilizadas devido ao problema representado pela interseo do arco com o

tabuleiro (MASON, 1977).

Figura 5.2 Ponte com arco sobre o Rio das Antas

Fonte: MT (2009)

5.5.3 Pontes Pnseis

As pontes pnseis se caracterizam como as estruturas que proporcionam os maiores

vos livres entre apoios. A estrutura composta por tabuleiro contnuo, sustentado

por cabos metlicos (pendurais) ligados ao cabo metlico principal (longarinas) de

maior dimetro e capacidade que ocorrem no sentido longitudinal do tabuleiro, um

para cada linha de pendurais com suas extremidades fixadas nos blocos de

ancoragem (ancoradouros), ligados s torres de sustentao onde os esforos de

compresso so transferidos para as fundaes. Uma estrutura com essa

10

caracterstica exige que o tabuleiro seja projetado com grande rigidez toro, para

minimizar as aes dos ventos que produzem movimentos nos tabuleiros podendo

tornar a movimentao do trfego desconfortvel e at mesmo perigosa

(VASCONCELOS, 1993).

De acordo com Leonhardt (1979), constituem-se algumas importantes diretrizes

estticas para projeto de pontes pnseis:

a) Os vos laterais devem ser menores que a metade do vo principal, da ordem

de 20 a 30 %; quanto menor a relao maior o realce do vo principal;

b) O espao livre entre o fundo do estrado e o nvel das guas deve ser estreito e

alongado; quanto mais alto o espao livre, maior dever ser o vo;

c) O estrado suspenso deve ser leve e esbelto j que estrados rgidos e pesados

destroem a graa e a beleza da estrutura; estrados baixos e testados

aerodinamicamente conseguem dar uma leveza impressionante ponte pnsil;

d) As ancoragens dos cabos no devem mobilizar estruturas muito macias, mas

devem ter robustez suficiente para inspirar confiana;

e) As estruturas das torres devem ser robustas, no sendo aconselhvel,

esteticamente, forar sua esbeltez.

Um acidente de grandes propores, causando a runa total de uma ponte pnsil

nos Estados Unidos, em Tacoma Bridge no ano de 1940, teve grande influncia no

projeto deste tipo de obra.

No Brasil, a nica ponte pnsil importante a conhecida Ponte Herclio Luz, em

Santa Catarina, construda em 1926; esta, porm foi construda, com uma sria

deficincia no que se refere fadiga de certas peas e atualmente encontra-se

interditada e fora de uso.

11

Figura 5.3 Ponte Herclio Luz

Fonte: UFSC (2009)

5.5.4 Pontes Estaiadas

Igualmente s estruturas pnseis, as estruturas estaiadas tambm proporcionam os

maiores vos livre entre apoios, tendo, porm, o sistema estrutural e de

posicionamento dos cabos diferente em relao s pontes pnseis, j que os cabos

so ancorados diretamente nas vigas longitudinais no tabuleiro e nos mastros,

enquanto que nas pontes pnseis os cabos passam livremente atravs das torres

(VASCONCELOS, 1993).

A construo desse tipo de estrutura iniciou-se na Europa e, apesar da tcnica ser

antiga, no se popularizou tanto quanto a das pontes pnseis, pois os acidentes que

ocorreram anteriormente, no davam credibilidade quanto ao aspecto de segurana.

Na metade do sculo XX, com o surgimento de novos recursos tecnolgicos, a

confiana nesse tipo de estrutura foi totalmente recuperada e as pontes voltaram a

ser construdas em diversas partes do mundo, tornando-se verdadeiras atraes

tursticas, em funo da grandiosidade, forma e beleza do conjunto arquitetnico. O

sistema construtivo composto de tabuleiro contnuo que em geral de concreto

armado, ligado a um vigamento de grande rigidez para vencer os esforos de toro

que, por sua vez, apoiam-se em geral na viga travessa do mastro de suporte dos

estais e nos apoios dos encontros. Diferentemente do arranjo dos cabos de uma

12

ponte pnsil, nas pontes estaiadas os cabos so dispostos totalmente esticados,

ancorados na viga do tabuleiro e no mastro (VASCONCELOS, 1993).

A Ponte Octvio Frias de Oliveira (Figura 5.4) a nica ponte estaiada do mundo

com duas pistas em curva conectadas a um mesmo mastro. Foi inaugurada em maio

de 2008, aps trs anos de construo, e hoje considerada uma das principais

atraes tursticas da cidade de So Paulo.

Figura 5.4 Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira

Fonte: Emurb (2009)

5.6 Tipos de Sistemas Construtivos

O mtodo construtivo adotado para a execuo de uma ponte ser influenciado por

diversos fatores como: o comprimento da obra; a altura do escoramento; regime e

profundidade do rio; a velocidade do rio; a capacidade de suporte do terreno de

fundao, que definir o custo financeiro da infraestrutura; disponibilidade de

equipamento da empresa que executar o projeto; o cronograma fsico da obra;

alm da economia (ALMEIDA, 2000).

13

5.6.1 Execuo sobre Escoramentos

O processo executivo de pontes sobre escoramentos o mais antigo sistema

utilizado na construo de uma OAE. O escoramento pode ser fixo ou ser uma

combinao de escoramento mvel com frmas deslizantes (DNIT, 1996).

O escoramento fixo pode ser contnuo, com a utilizao de pontaletes, ou misto,

utilizando-se torres e perfis ou trelias.

A apresentao de um projeto de escoramento dever ser compatvel com o tipo de

obra e com o plano de concretagem a serem utilizados na obra, onde cuidados

especiais devem ser tomados com movimentaes dos equipamentos, concretagens

assimtricas e protenses que transferem e concentram cargas (DNIT, 1996).

5.6.2 Lanamento por Trelias

Numa ponte constituda por vigas pr-moldadas de peso elevado, recomendvel a

utilizao de trelias de lanamento. O sistema, formado por um par de trelias,

desloca-se longitudinal e transversalmente, sendo a viga a ser posicionada

suportada por guinchos que, por sua vez, possuem um sistema de deslocamento

longitudinal independente, sobre a trelia. O posicionamento de uma viga feito

atravs do deslocamento inicial da trelia para o vo de lanamento, com viga

ancorada na regio correspondente ao vo anterior; aps ancoragem da trelia no

pilar subsequente, a viga deslocada entre o par de trelias e colocada na sua

posio definitiva (Figura 5.5 e 5.6) (DNIT, 1996).

14

Figura 5.5 Lanamento de Viga por trelia

Fonte: Dnit (1996)

Figura 5.6 - Seo transversal de uma trelia

Fonte: Dnit (1996)

15

Figura 5.7 Ponte sobre a Represa Guarapiranga executada com vigas pr-moldadas lanadas

com trelia metlica Fonte: Dersa (2009)

5.6.3 Sistema por Empurramentos Sucessivos

Neste mtodo, a superestrutura fabricada nas margens e empurrada para sua

posio ao longo dos vos, funcionando em balano medida que vai avanando,

at encontrar o prximo apoio. Cada segmento executado sobre frmas metlicas

fixas, sendo concretado contra o anterior j concludo, o que permite a continuidade

da armadura na regio das juntas. A estrutura empurrada por macacos hidrulicos

e sobre aparelhos de apoio deslizantes de teflon sobre os pilares, que podem ser

permanentes ou provisrios, dependendo do tamanho do vo. Uma vez que o trecho

dianteiro da estrutura fica em balano at alcanar os apoios, utiliza-se uma trelia

metlica fixada no trecho dianteiro que alcana o apoio antes da estrutura,

diminuindo o balano e reduzindo o momento negativo durante a fase construtiva.

5.6.4 Sistema em Balanos Sucessivos

O processo executivo de balanos sucessivos tem sido muito utilizado e

desenvolvido nos ltimos anos. O processo consiste na execuo da estrutura em

segmentos, aduelas de comprimento varivel de 3 a 10 metros, constituindo

balanos que, em geral, so equilibrados pelo avano simultneo dos balanos dos

vos vizinhos (DNIT, 1996).

16

atribudo ao engenheiro Emlio Baumgart, a construo da primeira ponte em

concreto empregando a tcnica de balanos sucessivos. Trata-se da ponte sobre o

rio do Peixe ligando as cidades de Herval do Oeste e Joaaba, em Santa Catarina.

Construda em 1930, com um vo central de 68m.

Esta ponte foi destruda pela enchente que ocorreu na regio em 1983.

Figura 5.8 Vista da primeira ponte em balanos sucessivos sobre o rio Peixe, SC.

Fonte: IME (2009)

Posteriormente, com o desenvolvimento da tecnologia de concreto protendido, no

incio da dcada de 1950, o processo teve um grande impulso, principalmente na

Alemanha, de forma a consagr-lo como um dos principais processos para

construo de pontes.

O processo particularmente indicado para as seguintes situaes:

Quando a altura da ponte em relao ao terreno grande;

Em rios com correnteza violenta e sbita;

Em rios e canais onde necessrio obedecer gabaritos de navegao durante a construo.

17

Geralmente, a execuo ocorre de forma simtrica em relao ao apoio at metade

dos vos adjacentes a ele, logo depois o vo fechado, no havendo assim a

necessidade de se utilizar articulaes centrais; esse procedimento , ento,

repetido para os vos vizinhos. Ocorrem, assim, poucos momentos de desequilbrio

podendo-se projetar os dispositivos de engastamento no apoio, sempre exigidos no

processo, de uma maneira mais econmica (DNIT, 1996).

Quando os balanos so desiguais, ou se pretende partir de um apoio para os

seguintes em execuo contnua, usual a utilizao de apoios provisrios

intermedirios ou estais ajustveis ao desenvolvimento do vo, suportados por torres

provisrias e ancorados no apoio anterior (DNIT, 1996).

Os segmentos de aduela podem ser concretados no local ou podem ser pr-

moldadas. No mtodo executivo feito no local, a concretagem executada atravs

de formas deslocveis em balano, suportadas pelos trechos j concludos (DNIT,

1996).

No caso das aduelas pr-moldadas, estas so moldadas contra a face frontal da

aduela imediatamente anterior, de modo a obter-se o maior ajustamento possvel

nas superfcies a serem ligadas futuramente (DNIT, 1996).

A ligao entre as aduelas pr-moldadas feita por meio de cabos de protenso,

que podem ou no fazer parte da cablagem definitiva do trecho, e com o auxlio de

cola polimerizvel base de resina epxi, aplicada s juntas dos elementos a serem

ligados (DNIT, 1996).

18

Figura 5.9 Execuo de balano sucessivo com aduelas pr-moldadas

Fonte: Dersa (2009)

Parte ou a totalidade dos cabos definitivos podem ser passados posteriormente e

protendidos em aberturas deixadas nas aduelas, fora das juntas, permitindo maior

rendimento e independncia das operaes de montagem e de protenso definitiva.

Essa, por sua vez, e tambm a operao de injeo dos cabos, podem, assim, ser

efetuadas no interior do caixo, com maior conforto, segurana e controle.

possvel, tambm, executar os vos continuamente, sem obedecer simetria em

relao aos diversos apoios, atravs de soluo em estais provisrios (DNIT, 1996).

Estruturalmente, a diferena entre os processos em aduelas pr-moldadas e aduelas

concretadas no local reside essencialmente na grande dificuldade de, no primeiro

caso, prover as juntas de armadura passiva, destinada a manter a homogeneidade

da seo transversal no controle da fissurao da pea; da resulta a necessidade

de serem projetadas sees com protenso completa, aumentando o consumo de

materiais (DNIT, 1996).

O nmero e o comprimento das trelias so determinados em funo da geometria e

peso da aduela a ser concretada. Os vigamentos transversais e os pendurais so

tambm dimensionados em funo da aduela (DNIT, 1996).

19

Figura 5.10 Escoramento superior para balano sucessivo tipo treliado

1) viga principal, formado por trelias moduladas; 2) vigamento transversal superior; 3) vigamento transversal inferior; 4) tirantes regulveis de suspenso.

Fonte: Somaq (2009)

Figura 5.11 Avano das trelias na execuo das aduelas

Fonte: Dnit (1996)

20

Figura 5.12 Sequncia executiva de uma ponte em balano sucessivo Fonte: Dersa (2009)

21

5.7 Dimensionamento de Pontes

So muitas as condicionantes dentro do clculo de uma ponte. Algumas esto

citadas abaixo.

5.7.1 Foras Externas

As cargas permanentes so representadas pelo peso prprio dos elementos

estruturais e tambm dos elementos que esto permanentemente fixos estrutura

da ponte, tais como guarda-corpo, guarda-rodas, defensas, passeio, pavimentao,

postes de iluminao, trilhos, lastro, etc. (MARCHETTI, 2008).

Ainda segundo ao autor, as cargas permanentes podem ser de dois tipos:

a) Distribudas;

b) Concentradas.

No caso de cargas permanentes distribudas, usa-se o volume relativo ao

comprimento unitrio do elemento.

Tabela 5.1 Peso especfico dos materiais

MaterialP.Especfico P.Especfico

(tf/m) (kN/m)Concretoarmado 2,5 25Concretoprotendido 2,5 25Concretosimples 2,2 22Ao 7,85 78,5Madeira 0,8 8

Fonte: Marchetti (2008)

5.7.2 Cargas Mveis

De acordo com a ABNT (1984), so um sistema de cargas representativo dos

valores caractersticos dos carregamentos provenientes do trfego a que a estrutura

est sujeita em servio. As cargas mveis de uma ponte rodoviria so chamadas

de trens-tipo.

22

Ainda segundo a ABNT (1984), quanto s cargas mveis, as pontes esto divididas

em trs classes:

1) Classe 45 na qual a base do sistema um veculo-tipo de 450 kN de peso

total;


total;


total.

Os trens-tipos compem-se de um veculo e de cargas uniformemente distribudas,

sendo possveis trs tipos. A rea ocupada pelo veculo supostamente retangular,

com 3,0m de largura e 6,00m de comprimento.

Tabela 5.2 Cargas dos veculos

ClasseVeculo Cargauniformementedistribuda

daTipo

Pesototal P p Disposiodacarga ponte

kN tf kN/m kgf/m kN/m kgf/m

45 45 450 45 5 500 3 300 Cargapemtoda apista

30 30 300 30 5 500 3 300 Cargap'nos passeios

12 12 120 12 4 400 3 300

Fonte: ABNT (1984)

23

Figura 5.13 Veculo-tipo

Fonte: ABNT (1984)

Tabela 5.3 Caractersticas dos veculos

Unidade Tipo45 Tipo30 Tipo12

Quantidadedeeixos Eixo 3 3 2Pesototaldeveculo kNtf 45045 30030 12012Pesodecadarodadianteira kNtf 757,5 505 202Pesodecadarodatraseira kNtf 757,5 505 404Pesodecadarodaintermediria kNtf 757,5 505 Larguradecontatob1decadarodadianteira m 0,50 0,40 0,20Larguradecontatob3decadarodatraseira m 0,50 0,40 0,30Larguradecontatob2decadarodaintermediria m 0,50 0,40

Comprimentodecontatodecadaroda m 0,20 0,20 0,20readecontatodecadaroda m 0,20xb 0,20xb 0,20xbDistnciaentreoseixos m 1,50 1,50 3,00Distnciaentreoscentrosderodadecadaeixo m 2,00 2,00 2,00

Fonte: ABNT (1984)

Figura 5.14 Trens-tipo

Fonte: ABNT (1984)

24

5.7.3 Clculo do Momento Fletor e Fora Cortante

Para cada seo de clculo da estrutura, so traadas as linhas de influncia de

momento fletor e esforo cortante e, em seguida, posicionado o trem-tipo calculado

nas posies mais desfavorveis (ou seja, nas posies que provocam os maiores

esforos), obtendo-se assim as envoltrias de momento fletor e esforo cortante.

Sendo a viga dimensionada para os valores dessas envoltrias, a resistncia estar

garantida para qualquer posio da carga mvel sobre o tabuleiro, uma vez que as

solicitaes correspondentes a esta posio particular sero inferiores s que foram

empregadas no dimensionamento (MARCHETTI, 2008).

5.7.4 Clculo das Reaes de Apoio

Segunda Marchetti (2008), as reaes de apoio provocadas pela carga mvel so

obtidas com as linhas de influncia de reao de apoio, procedendo-se de forma

semelhante indicada no clculo dos momentos fletores e esforos cortantes.

5.7.5 Envoltria de Solicitaes em Servio

Somando-se as solicitaes devido ao peso prprio com as provocadas pela carga

mvel, j acrescidas do efeito de impacto, obtm-se os valores das envoltrias de

solicitaes, as quais so utilizadas no dimensionamento das armaduras nas

diversas sees da estrutura. Essas solicitaes so denominadas em servio, uma

vez que elas representam as solicitaes efetivas nas vigas principais da

superestrutura (MARCHETTI, 2008).

5.7.6 Foras Acidentais ou Adicionais

Segundo Marchetti (2008), ao contrrio das foras principais de clculo, as foras

acidentais no so necessariamente consideradas em qualquer tipo de ponte.

Geralmente, essas foras acidentais s so levadas em conta no clculo da

25

infraestrutura. Seus valores so estabelecidos atravs de normas, que variam de um

pas para outro. Os principais tipos de foras acidentais (ou suas causas) a serem

consideradas no clculo das pontes so:

a) Frenagem ou acelerao;

b) Variao de temperatura;

c) Vento;

d) Retrao do concreto;

e) Deformao lenta;

f) Impacto lateral;

g) Fora centrfuga;

h) Protenso;

i) Atrito nos apoios;

j) Recalque de apoio;

k) Empuxo de terra ou gua;

l) Fora no guarda-corpo;

m) Fora no guarda-rodas;

n) Presses causadas pela gua nos pilares;

o) Ao da neve;

p) Foras ssmicas;

q) Impacto nos pilares;

r) Fora de construo.

5.8 Protenso

A protenso pode ser definida como o artifcio de introduzir, numa estrutura, um

estado prvio de tenses, de modo a melhorar sua resistncia ou seu

comportamento, sob aes de diversas solicitaes (PFIEL, 1988).

Ainda segundo o autor, a protenso do concreto feita por meio de cabos de ao,

que so esticados e ancorados nas extremidades. Os cabos de ao, tambm so

denominados armaduras de protenso e, podem ser pr-tensionadas ou ps-

tensionadas.

26

De acordo com Pfeil (1988), nas estruturas com armao pr-tensionadas, a

armadura fica aderente ao concreto em toda extenso da pea. Nas estruturas com

armadura ps-tensionadas, os cabos so esticados aps a cura do concreto. A

armadura protendida ancorada nas extremidades da estrutura, podendo ficar

aderente ao concreto por meio de uma injeo de nata de cimento na bainha que a

envolve. A protenso dos cabos feita com a utilizao de macacos hidrulicos ou

talhas. Abaixo alguns tipos de aos para protenso existentes no mercado:

Tabela 5.4 Caractersticas dos fios para protenso aliviados RN

Fonte: Arcelor (2009)

Tabela 5.5 Caractersticas dos fios para protenso estabilizados RB

Fonte: Arcelor (2009)

27

6 ESTUDO DE CASO

O presente estudo de caso foi realizado, tendo como objeto de estudo, a ponte

sobre a Represa Billings, que faz parte do Rodoanel Mrio Covas.

A obra est sendo construda por uma empresa de engenharia contratada pela

DERSA (Desenvolvimento Rodovirio S.A) empresa pblica de capital misto, que

a responsvel pelo empreendimento.

A realizao do estudo de caso est baseada, inicialmente, na anlise dos projetos

executivos fornecidos pela empresa construtora. Para um perfeito entendimento de

toda obra, foram analisados todos os projetos e documentos, como: relatrio de

sondagens e batimetria, plantas das fundaes, dos pilares, e por fim de toda

superestrutura. Foi ainda feito uma anlise do memorial de clculo, bem como dos

critrios considerados para o dimensionamento.

Ao fim da anlise dos documentos, passou-se a estudar o processo executivo da

superestrutura da ponte, executada em balanos sucessivos moldados no local. O

enfoque principal do trabalho se deu na execuo de todo o ciclo de um vo tpico

da superestrutura da ponte: a execuo da aduela zero e de disparo, realizadas de

forma simultnea, passando pela execuo dos diversos mdulos de aduelas,

finalizando com a execuo da aduela de fechamento.

6.1 O Rodoanel Mario Covas

Apontado como a principal soluo para diminuir os congestionamentos na Regio

Metropolitana de So Paulo, o Rodoanel Mario Covas considerado um

empreendimento nacional, uma vez que facilitar o fluxo de cargas que seguem para

os pases integrantes do MERCOSUL (Mercado Comum do Sul) e para o Porto de

Santos e, tambm, os deslocamentos de cargas entre o norte e sul do pas,

reduzindo o custo Brasil. O projeto contempla dispositivos e medidas operacionais

visando reduo de consequncias de acidentes com cargas perigosas,

controlando e impedindo a contaminao ambiental. Incorporar os mais recentes

28

avanos tecnolgicos, tais como monitoramento atravs de cmeras de TV,

informaes ao usurio atravs de painis de mensagens variveis, o que permitir

interagir e atender, imediatamente, as ocorrncias e apoiar os usurios em qualquer

tipo de situao.

O Rodoanel Mrio Covas ser uma via expressa com cerca de 170km de extenso e

duas pistas de 3 a 4 faixas de rolamento por sentido localizado a uma distncia

varivel de 20 a 40km do centro de So Paulo, contornando toda sua Regio

Metropolitana. Sero interligadas por ele, com acessos restritos, as 10 rodovias que

convergem metrpole (Bandeirantes, Anhangera, Castello Branco, Raposo

Tavares, Rgis Bittencourt, Imigrantes, Anchieta, Ayrton Senna, Dutra e Ferno

Dias) facilitando o trfego de passagem por So Paulo. Tambm esto previstos

acessos a algumas vias metropolitanas importantes como as avenidas Raimundo

Pereira de Magalhes e dos Autonomistas em Osasco (Trecho Oeste), Papa Joo

XXIII em Mau (Trecho Sul), Inajar de Souza (Trecho Norte) e a SP-66 (Trecho

Leste) (DERSA, 2009).

Figura 6.1 Mapa representativo do Rodoanel Mario Covas: Amarelo Trecho Oeste; Azul

Escuro Trecho Sul; Azul Claro Trecho Leste; Vermelho Trecho Norte. Fonte: DER (2009)

29

6.1.1 Trecho Sul

No projeto, a Dersa (2008) define o incio do Trecho Sul na Rodovia Rgis

Bittencourt (continuao do Trecho Oeste), passando pelas rodovias Imigrantes e

Anchieta, at chegar Avenida Papa Joo XXIII, no municpio de Mau.

A rea de influncia do empreendimento abrange os municpios de So Paulo,

Embu, Itapecerica da Serra, Embu-Guau, So Bernardo do Campo, Santo Andr,

Ribeiro Pires e Mau. A construo deste Trecho facilitar tambm o acesso ao

Porto de Santos. A construo do Trecho Sul se faz absolutamente necessria em

vista, entre outros fatores, dos constantes engarrafamentos na Avenida dos

Bandeirantes ocasionados pelo trfego de passagem de caminhes e carretas.

Entre as dificuldades que sero enfrentadas para construir o novo trecho esto a

topografia muito acidentada, os setores urbanos consolidados ou em vias de

consolidao, as reas de proteo ambiental e as reas de proteo aos

mananciais.

O Trecho Sul ter cerca de 62km de extenso e ligando a cidade de Mau (Rodovia

Anchieta futura ligao com Trecho Leste Anchieta at a cidade de Itapecerica da

Serra (Rodovia Rgis Bittencourt ligao com Trecho Oeste) (DERSA, 2009).

6.2 Caracterizao do Empreendimento

A ponte sobre a Represa Billings faz parte do trecho sul do Rodoanel Mario Covas,

atualmente em construo, e est localizada dentro da cidade de So Paulo.

A obra-de-arte formada por duas pontes (Pista Externa e Pista Interna). Possui

largura de 16,10m e leito carrovel de 15,20m, e 650,00m de comprimento.

constituda de sete vos, sendo cinco deles com extenso de 100,00m e os dois

restantes (extremos) com extenso de 75,00m cada um.

A infraestrutura (fundao) composta de blocos de concreto apoiados sobre

estacas pr-moldadas de concreto protendidas (apoios) e por tubules (encontros).

30

A mesoestrutura formada por dois pilares por apoio, sendo estes iguais nas

dimenses, variando somente a altura que definida em funo do caimento da

pista definido no projeto geomtrico.

A superestrutura formada por aduelas do tipo caixo moldada no local. Sendo

adotado como mtodo executivo para as aduelas o sistema de balanos sucessivos.

Figura 6.2 Localizao geogrfica da Ponte sobre a Represa Billings

Fonte: Google (2009)

6.3 O projeto Executivo

O clculo da estrutura foi feito com o auxlio dos programas Midas e Strap. O

programa Midas foi utilizado para a determinao dos esforos nos elementos

31

estruturais. Para simular os elementos estruturais como estacas, pilares, caixes

utilizando elementos de barras.

O Strap foi utilizado para a determinao de esforos em determinados elementos

estruturais como a laje superior do caixo.

A estrutura foi modelada de acordo com as caractersticas geomtricas

especificadas e o dimensionamento foi feito de acordo com os procedimentos

vigentes nas normas atuais.

Figura 6.3 Vista lateral do modelo de clculo

Fonte: Dersa (2009)

Figura 6.4 Perspectiva superior do modelo de clculo

Fonte: Dersa (2009)

Especificaes tcnicas consideradas no clculo estrutural:

Trem-tipo 45 Concreto:

Caixo da superestrutura: 35MPa

Pilares do balano sucessivo: 30Mpa

32

Blocos e travamentos: 25MPa

Estacas pr-moldadas: 40 MPa

Ao:

CA-50: 500MPa

CP-190RB: 1.900MPa

O desenho geomtrico da estrutura foi desenvolvido com o intuito de proporcionar

alm da segurana e rigidez exigidas, maior praticidade na execuo e uma

economia de recursos com a utilizao de dimenses racionalizadas das peas, bem

como de um desenho simplificado, que leva a uma maior rapidez no momento da

execuo (armao e formas) A seguir alguns detalhes do projeto executivo.

Figura 6.5 Perfil e corte das estacas pr-moldadas de concreto protendido

Fonte: Dersa (2009)

33

Figura 6.6 Bloco de coroamento sobre estacas e vigas de travamentos dos blocos

Fonte: Dersa (2009)

Figura 6.7 Cortes longitudinais e transversais dos blocos de coroamento, pilares, aduela zero

e aduela de disparo Fonte: Dersa (2009)

34

Figura 6.8 Corte longitudinal tpico das aduelas que compem o balano sucessivo

Fonte: Dersa (2009)

Figura 6.9 Esquema de posicionamento dos cabos de protenso das aduelas

Fonte: Dersa (2008)

Figura 6.10 Tabela de ao protendido

Fonte: Dersa (2009)

35

Figura 6.12 Vista longitudinal do vo tpico

Fonte: Dersa (2009)

Figura 6.11 Posicionamento da trelia na aduela Fonte: Dersa (2009)

36

Figura 6.13 Vista longitudinal do vo extremo

Fonte: Dersa (2009)

6.4 O processo Executivo da Infraestrutura e Mesoestrutura da Ponte

A execuo da ponte se iniciou com a cravao das estacas pr-moldadas, sendo

feito na sequncia os blocos de coroamento e os pilares, completando, assim, a

infraestrutura e a mesoestrutura da obra. A seguir, uma abordagem sucinta dessas

etapas.

6.4.1 Cravao das Estacas Pr-moldadas de Concreto No trecho da ponte sobre a represa, a cravao foi feita por um equipamento

flutuante, constitudo basicamente por um guindaste sobre esteiras, uma guia de

cravao, um gabarito para fixao da guia, e um martelo hidrulico. As estacas

foram cravadas empregando-se uma guia de cravao que foi fixada pelo gabarito

em duas estacas anteriores j cravadas.

37

Figura 6.14 Ilha de cravao, com a estaca sendo preparada para cravao

Fonte: Dersa (2009)

Figura 6.15 Conjunto de estacas cravadas a espera de serem arrasadas

Fonte: Dersa (2009)

6.4.2 Contraventamento das Estacas

O contraventamento foi executado para a fixao das estacas entre si, nas direes

longitudinais e transversais, com o objetivo de impedir seu deslocamento horizontal

durante a execuo dos trabalhos. O contraventamento, porm, tinha como

finalidade principal o escoramento das formas de fundo dos blocos de coroamento.

38

Figura 6.16 Posicionamento do contraventamento

Fonte: Dersa (2009)

6.4.3 Blocos de Coroamento Os blocos de coroamento foram executados em trs etapas, em volumes variveis.

Essa medida foi tomada com a finalidade de impedir que houvesse um aquecimento

indesejado do concreto, visto que se tratava de um grande volume de mistura, e

tambm para reduzir o peso apoiado sobre os escoramentos.

Figura 6.17 Execuo de uma etapa do bloco de coroamento

Fonte: Dersa (2009)

39

6.4.4 Pilares Os pilares foram executados com a utilizao de formas trepantes, sendo as

concretagens divididas em trs etapas, com uma altura varivel para cada conjunto

de pilares, visto que a altura total de projeto variava entre 6,00m e 9,00m de altura

aproximadamente.

Figura 6.18 Execuo de uma etapa do pilar

Fonte: Dersa (2009)

Figura 6.19 Conjunto de pilares executados

Fonte: Dersa (2009)

40

6.5 Superestrutura em Balanos Sucessivos A execuo de toda a superestrutura da ponte, feita em no sistema de balanos

sucessivos, ser apresentada a seguir. Ser apresentado o processo desde a

montagem da trelia, armao e forma, concretagem e a protenso das aduelas.

6.5.1 Aduela Central (zero) e Aduelas de Disparo As lajes inferiores das aduelas zero e das aduelas de disparo foram escoradas sobre

andaimes tubulares, sendo que nas aduelas de disparo os escoramentos foram

feitos em leque (Figura 6.20 e 6.21).

Figura 6.20 Montagem do cimbramento em leque

Fonte: Dersa (2009)

41

Figura 6.21 Forma de fundo da aduela zero e de disparo

Fonte: Dersa (2009)

As paredes das aduelas zero e aduelas de disparo foram executadas com a

utilizao de formas trepantes, divididas em cinco etapas.

Na primeira etapa foi executada a laje de fundo e o inicio das paredes com uma

altura de 50cm (Figura 6.22).

42

Figura 6.22 Execuo da etapa inicial da aduela zero e aduela de disparo

Fonte: Dersa (2009) Nas trs etapas seguintes foram executadas as paredes em avanos de

aproximadamente 2,00m (Figura 6.23 e 6.24).

43

Figura 6.23 Execuo da 2 etapa da aduela zero e disparo

Fonte: Dersa (2009)

Figura 6.24 Execuo da 3 etapa da aduela zero e de disparo Fonte: Dersa (2009)

O cimbramento das lajes superiores foi executado em com elementos tubulares em

conjunto com perfis metlicos (Figura 6.25), ocorrendo posteriormente a

concretagem das aduelas zero e de disparo.

44

Figura 6.25 Montagem de formas e armao da ultima etapa

Fonte: Dersa (2009)

A execuo da protenso determina a finalizao de toda a execuo da aduela de

zero e de disparo (Figura 6.26).

Figura 6.26 Aduelas zero e aduela de disparo totalmente executadas

Fonte: Dersa (2009)

45

6.5.2 Aduelas em Balanos Sucessivos Os preparativos para a execuo dos balanos sucessivos se iniciaram com a

montagem das trelias em solo. Logo em seguida, com auxlio de flutuantes e de um

guindaste, as trelias foram iadas e posicionadas sobre as aduelas zero e de

disparo (Figura 6.27 a 6.30).

Figura 6.27 Montagem da trelia em solo

Fonte: Dersa (2009)

46

Figura 6.28 Montagem da trelia sobre as aduelas zero e de disparo

Fonte: Dersa (2009)

Figura 6.29 Contrapeso para sustentao e equilbrio da trelia sobre o apoio Fonte: Dersa (2009)

47

Figura 6.30 Trilho existente para permitir a movimentao da trelia sobre o apoio Fonte: Dersa (2009)

As formas aparentes foram pr-montadas em solo, sendo posteriormente iadas e

fixadas na trelia (Figura 6.31 e 6.32).

Figura 6.31 Forma plana aparente a ser utilizada na execuo do balano sucessivo

Fonte: Dersa (2009)

48

Figura 6.32 Forma plana aparente sendo fixadas na trelia

Fonte: Dersa (2009)

As aduelas moldadas no local, em balanos sucessivos, foram executadas tendo

sempre a mesma sequncia executiva, somente alterando-se a altura medida que

estas avanavam para o meio do vo.

Todas as aduelas foram executadas com os seguintes procedimentos:

a) Avano da trelia de escoramento em balano, atravs da retirada dos

tirantes traseiros de chumbamento desta na aduela anterior e troca das

cangas (tirantes de suporte do tabuleiro inferior) para tirantes externos para a

referida movimentao;

b) Correo do nivelamento da forma de fundo, funo da reduo de altura da

nova aduela, atravs do aparafusamento e reduo de altura das cangas;

c) Adequao das formas laterais funo da nova altura desta nova aduela,

adaptando-a s formas de fundo e s formas internas da seo caixo;

d) Limpeza das formas, posicionamento das armaduras de ao CA-25 e de ao

CA-50 e concretagem da aduela;

49

e) Cura do concreto at que este atinja a resistncia especificada e o mdulo de

deformao longitudinal;

f) Protenso dos cabos que saem nesta e na aduela simtrica do outro lado do

pilar, atravs da utilizao de no mnimo dois macacos de protenso,

acoplados a bombas eltricas de alta presso. Esta protenso dever ser feita

em cada cabo de cada alma da seo caixo, obedecendo-se a sequncia

especificada de protenso;

g) Liberada a protenso, atravs da verificao dos alongamentos reais, a trelia

poder ser novamente movimentada para dar sequncia execuo de uma

nova aduela.

Figura 6.33 Montagem da forma da parte inferior da aduela Fonte: Dersa (2009)

50

Figura 6.34 Armao da face inferior da aduela

Fonte: Dersa (2009)

Figura 6.35 Armao e forma do fundo e das laterais da aduela Fonte: Dersa (2009)

51

Figura 6.36 Concretagem da laje de fundo e metade das paredes laterais da aduela

Fonte: Dersa (2009)

Figura 6.37 Concretagem de etapa da aduela Fonte: Dersa (2009)

52

Figura 6.38 Retirada de corpo de prova para controle tecnolgico do concreto

Fonte: Dersa (2009)

Figura 6.39 - Armao e forma da do complemento da parede da aduela e laje superior

Fonte: Dersa (2009)

53

Figura 6.40 Concretagem da laje superior concluda Fonte: Dersa (2009)

Figura 6.41 Movimentao da trelia

Fonte: Dersa (2009)

54

Figura 6.42 Montagem das formas da aduela Fonte: Dersa (2009)

6.5.3 Protenso das Aduelas A protenso das aduelas ocorreu logo aps a cura do concreto, com a apresentao

das resistncias mnimas exigidas em projeto. Segue a seguir os procedimentos que

estiveram envolvidos na protenso das aduelas:

a) Ao

O ao para armadura de protenso definido em projeto foi o de cordoalha da

categoria CP-190RB 715,20mm. O recebimento do ao na obra, bem cada

partida recebeu um controle rigoroso, onde as barras possuam uma numerao

para identificao.

A estocagem do ao ocorreu sempre em um local abrigado das intempries

sobre estrados acima de piso de concreto ou num nvel acima do terreno natural;

55

b) Bainhas

As bainhas eram de ao flexvel normal, isso foi necessrio devido colocao

do cabo e bainha ao mesmo tempo na forma;

c) Fabricao e Colocao dos Cabos

Os cabos foram fabricados em bancadas localizadas junto ao canteiro da frente

de servio. Estes foram colocados nas bainhas antes da colocao destas nas

formas ou aps a concretagem.

A colocao dos cabos obedeceu essencialmente ao especificado no projeto,

principalmente quanto s cotas nas sees determinadas, que eram pontos

obrigatrios de passagem de cada cabo correspondente. O correto

posicionamento dos cabos foi garantido por gabaritos executados em barra de

ao soldados entre si, formando quadros de apoio resistentes.

A fixao das bainhas nas zonas das ancoragens foi feita de modo a garantir

rigidez dos conjuntos. O eixo das bainhas ficou coincidente com os das

ancoragens correspondentes, pelo menos em um comprimento de 40,00cm.

As bainhas tiveram os furos vedados, apresentando um determinado corte que

possibilitou a entrada da nata de concreto nos purgadores e nas respectivas

mangueiras flexveis. Os locais de colocao dos purgadores obedeceram s

indicaes do projeto, sendo fixados nos cabos curvos os pontos altos, bem

como, os pontos baixos nos cabos longos e de grandes desnveis;

d) Plano de Protenso

Antes da protenso, era necessria a posse de alguns documentos, que

continham:

- Os alongamentos e as foras de protenso previstos para cada cabo;

56

- Resistncia mxima do concreto na ocasio da protenso definida pelos corpos

de prova cilndricos;

- Nmero de fases de protenso e o seu desenvolvimento, alm da ordem de

colocao dos cabos em tenso;

- Recomendao para o descimbramento a cada fase de protenso.

Para a execuo da protenso os seguintes procedimentos foram adotados:

- A superfcie de contato, bem como as cordoalhas, foram limpas com escova de

ao;

- Os equipamentos de protenso deviam conter os certificados de calibrao

com data recente, bem como conservados e sem desgastes acentuados;

- A protenso obedeceu sequencia e valores definidos no projeto executivo;

- Para cada fase ser elaborado o correspondente boletim.

e) Injeo de Calda de Cimento

Inicialmente ocorreu uma injeo com gua para limpeza e remoo de

eventuais resduos no interior da bainha e para se detectar eventuais

vazamentos.

A pasta foi preparada em um reservatrio misturador com um agitador eltrico,

com haste munida de hlice. Em seguida foram iniciadas as verificaes de

fluidez com o cone de Marshall, durante 3 horas, em intervalos de 15 minutos,

obedecendo aos valores especificados. Atendida a fluidez exigida, a pasta foi

ensaiada quanto a outras propriedades requeridas, sendo o ltimo elemento

obtido, a resistncia mecnica.

57

A injeo de cabos verticais e inclinados foi efetuada pelas extremidades baixas,

evitando o aprisionamento do ar. A injeo de cabos com vrias curvaturas foi

iniciada por uma das extremidades e medida que a pasta foi saindo nos

purgadores intermedirios e com a mesma consistncia, esses purgadores

foram bloqueados, sucessivamente at a pasta sair na extremidade final do

cabo.

f) Fechamento dos Nichos

Terminada a injeo, os excessos dos cabos e fios de protenso foram cortados

e os nichos das ancoragens foram fechados com argamassa de cimento e areia.

Figura 6.43 Macaco hidrulico para protenso da aduela executada

Fonte: Dersa (2009)

58

Figura 6.44 Execuo da protenso da aduela

Fonte: Dersa (2009)

TABELA DE PROTENSO

OBRA : RODOANEL MARIO COVAS

Elem. estrutural :P4e- AD5 Data : 10/09/2009 Elem. estrutural :P4e- AD5 Data : 10/09/2009Tipo do cabo: 12 15,2 mm Macaco cm 437,49 Tipo do cabo: 12 15,2 mm Macaco cm 437,49Cabo No C26E L. Cabo. m 54,70 Cabo No C26D L. Cabo. M 54,70Na0: 237 Tf Eter Kn/mm2 196 Na0: 237 Tf Eter Kn/mm2 196Al. Ter. 360 mm Ereal Kn/mm2 194,8 Al. Ter. 360 mm Ereal Kn/mm2 190,4Al. Corr. 355 mm STer mm2 1.680,00 Al. Corr. 357 mm STer mm2 1.680,00P erda equip.=3%

Presso M x.

( B A R ) = 547 Sreal mm2 1.714,76P erda equip.=3%

Presso M x.

( B A R ) = 547 Sreal mm2 1.743,48PRESSO ALONGAMENTOS SOMA PRESSO ALONGAMENTOS SOMA

( BAR ) LADO A LADO B ( MM ) ( BAR ) LADO A LADO B ( MM )100 - - - 372 100 - - - 372200 33 30 63 200 35 30 65300 64 78 142 300 70 55 125400 102 96 198 -5 400 95 95 190 -5500 122 146 268 500 119 135 254547 139 160 299 547 140 161 301

367 367

P. CRAV. 6 6 P. CRAV. 6 6

A lo ngamento T o tal ( mm)

T recho Livre(mm)

A lo ngamento F inal (mm)

A lo ngamento T o ta l ( mm)

T recho Livre(mm)

A lo ngamento F inal (mm)

D esvio P ercentual daso ma do s A lo ng.

2,8D esvio P ercentual daso ma do s A lo ng.

3,4

Figura 6.45 Tabela de controle da execuo da protenso, contendo as cargas de protenso e os alongamentos aferidos.

Fonte: Dersa (2009)

59

A figura 6.45 apresenta uma tabela, que foi utilizada em campo para o controle das

etapas de protenso. A tabela contm todas as informaes necessrias para o

tcnico realizar a protenso corretamente, como as caractersticas do cabo, valores

relativos ao alongamento terico e corrigido do cabo, e informaes relativas ao

macaco hidrulico.

Em cada etapa de protenso, com as cargas definidas pelo projetista, efetua-se a

medio para aferir os alongamentos efetivos. Faz-se em seguida, a anlise do

alongamento total e compara-se com os valores tericos, e verifica se os resultados

encontrados esto dentro dos limites estabelecidos.

6.5.4 Aduela de Fechamento

A aduela de fechamento (Figura 6.46), que normalmente tem um comprimento

menor que as demais aduelas, foi executada logo em seguida ao trmino das

aduelas. Isso foi necessrio tendo em vista a ocorrncia das maiores deformaes

dos balanos j formados.

Seu escoramento normalmente executado atravs do penduramento de tirantes

nas pontas das ultimas aduelas, os quais sustentaro um estrado inferior de

escoramento desta. Porm foi utilizada a trelia metlica usada nos balanos

sucessivos como apoio para o escoramento das formas.

A execuo foi feita, em primeiro lugar concretando a laje de fundo e logo aps,

executada as almas e a laje superior. A resistncia compresso deste concreto

precisou apresentar uma rpida resistncia, para que pudesse ser dada, o mais

rpido possvel, a protenso de ligao.

60

Figura 6.46 Execuo da aduela de fechamento, ocorrendo o fechamento do vo Fonte: Dersa (2009)

O vo central da ponte (Figuras 6.47 e 6.48), executada de modo similar aos

demais vos, at o momento da execuo da aduela 8.

A aduela seguinte executada na forma de um dente, sendo executadas sobre

ela, as almofadas que recebero os aparelhos de apoio metlico. Os apoios

metlicos so do tipo fixo e movimento unidirecional.

So essas caractersticas que garantem que a ponte trabalhar de acordo com o

seu modelo estrutural.

61

Figura 6.47 Iamento da trelia para cimbramento do vo central da ponte

Fonte: Dersa (2009)

Figura 6.48 Vista superior da concretagem da laje do vo central

Fonte: Dersa (2009)

62

Figura 6.49 - Vista lateral da ponte executada

Fonte: Dersa (2009)

63

7 ANALISE DOS RESULTADOS

A execuo de uma ponte requer uma tcnica apurada, e uma aplicao correta dos

procedimentos descritos em Norma. A situao se torna mais delicada se as

condies locais forem adversas.

A ponte executada sobre um curso dgua exigiu total sinergia de todas as reas da

empresa executora da obra. Tanto o departamento de suprimentos, responsvel

pela chegada dos materiais frente de servio, quanto da equipe de produo,

passando pelos gestores da segurana do trabalho, que exercem um papel

fundamental na obra (so inmeros os riscos envolvidos numa obra desse tipo). A

grande concentrao de mo-de-obra numa rea de risco exigiu um treinamento e

conscientizao constantes. A necessidade de se trabalhar em mais de um apoio ao

mesmo tempo, para cumprir os prazos, foi um fator crtico dentro do planejamento da

obra. Cada apoio iniciado representava a necessidade da mobilizao de um

nmero muito grande de pessoas e equipamentos.

O prazo exguo para a execuo da obra obrigou a adoo de dois turnos. Os

cuidados redobrados com a segurana dos operrios proporcionaram a realizao

da obra com sucesso durante o perodo noturno, que geralmente o mais

problemtico. O estabelecimento de metas tambm teve um papel importante para o

cumprimento do cronograma proposto.

No foi possvel avaliar o impacto financeiro das medidas adotadas para o

cumprimento dos prazos, visto que no esse o foco do trabalho, porm fica claro

que esse tipo de medida impacta diretamente nos custos do empreendimento.

O trabalho foi concludo sem ter sido possvel acompanhar a execuo do pavimento

rgido sobre o tabuleiro.

64

8 CONCLUSES

Durante a execuo da obra, pode-se constatar o quo complexo a realizao de

uma ponte em balano sucessivo. Foi feito um planejamento muito bem executado e

um controle dirio de todas as atividades, permitindo assim um acompanhamento

em tempo real do andamento da obra.

A disponibilizao de trelias para a execuo da obra foi um fator crtico dentro do

cronograma, visto que foram executados mais de um apoio ao mesmo tempo. A

disponibilidade de mo-de-obra qualificada tambm se apresentou como um

problema, sendo necessria a formao de pedreiros, marceneiros e armadores. A

presena de um corpo tcnico responsvel, de grande experincia, teve papel

decisivo para enfrentar todos os problemas ocorridos ao longo dos mais de dois

anos de obra.

Uma ponte executada em balanos sucessivos alm de ter um bom aspecto

arquitetnico, mostrou ser a soluo possvel devido s caractersticas geogrficas

da regio. A opo pela execuo das aduelas moldadas no local, preterindo-se a

execuo de aduelas pr-moldadas, foi definida por proporcionar uma maior

agilidade e padronizao das etapas construtivas, alm da impossibilidade de se

montar um ptio para a fabricao das aduelas em srie. O aspecto financeiro entre

as duas opes no pode ser aferido, por no haver estudos conclusivos.

O projeto executado na obra teve suas caractersticas modificadas em relao ao

que foi proposto inicialmente. Foi possvel verificar algumas diferenas de

concepes entre os dois projetos, essas diferenas poderiam impactar no prazo

final da obra. Ambos os projetos, porm, seriam executados em concreto moldado

no local, isso fez com que os quantitativos de concreto, forma e ao no sofressem

alterao considerveis.

A execuo da obra foi considerado um desafio para todos, seu trmino representou

a superao de um ponto critico dentro do planejamento da obra como um todo.

65

9 RECOMENDAES

A existncia de outro projeto executivo, em substituio ao inicialmente proposto,

chama a ateno para a necessidade de fazer uma avaliao crtica da

exequibilidade das obras projetadas. Foi possvel verificar diferenas conceituais que

trouxeram mais agilidade executiva ao projeto alternativo.

Durante a execuo das aduelas, foi sentida a falta de um monitoramento da obra,

visando acompanhar e garantir a qualidade ao longo da evoluo da construo da

Ponte. Esse monitoramento seria importante para, no caso de se constatarem

anomalias, estas poderiam ser tratadas de imediato permitindo que sejam sanadas

sem comprometer o desempenho da obra. Um sistema de monitoramento propiciaria

uma maior segurana do processo construtivo, uma vez que possibilitaria saber

como esto os principais elementos da obra em cada fase construtiva. O Sistema de

monitoramento seria composto por: monitoramento dos nveis dos balanos

sucessivos e monitoramento das deformaes especficas das aduelas.

66

REFERNCIAS

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balanços sucessivos

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