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  • 7/30/2019 Bom Penso Eu

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    CONSTRUO DE PONTES COMADUELAS PR-FABRICADAS

    TIAGO JOO DE SOUSA TARRATACA

    Dissertao submetida para satisfao parcial dos requisitos do grau de

    MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL ESPECIALIZAO EM ESTRUTURAS

    Orientador: Professor Doutor Antnio Manuel Ado da Fonseca

    Co-Orientador: Professor Doutor Pedro lvares Ribeiro do Carmo

    Pacheco

    JULHO DE 2009

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    MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2008/2009

    DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

    Tel. +351-22-508 1901

    Fax +351-22-508 1446

    [email protected]

    Editado por

    FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO

    Rua Dr. Roberto Frias

    4200-465 PORTOPortugal

    Tel. +351-22-508 1400

    Fax +351-22-508 1440

    [email protected]

    http://www.fe.up.pt

    Reprodues parciais deste documento sero autorizadas na condio que sejamencionado o Autor e feita referncia a Mestrado Integrado em Engenharia Civil -2008/2009 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da

    Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2009.

    As opinies e informaes includas neste documento representam unicamente oponto de vista do respectivo Autor, no podendo o Editor aceitar qualquerresponsabilidade legal ou outra em relao a erros ou omisses que possam existir.

    Este documento foi produzido a partir de verso electrnica fornecida pelo respectivoAutor.

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    Construo de Pontes com Aduelas Pr-fabricadas

    Ao meu av

    Que o futuro no se encontre com dificuldades que ns prprios criamos por falta de

    ambio ao projectar

    Jos Lus Escrio

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    AGRADECIMENTOS

    Expresso aqui uma palavra de agradecimento a todos os que directa ou indirectamente tornarampossvel a concretizao deste trabalho, em particular:

    Ao Professor Doutor Ado da Fonseca, meu orientador cientfico, pela disponibilidade e apoio quesempre demonstrou.

    Ao Professor Doutor Pedro Pacheco, meu co-orientador, pela permanente disponibilidade e apoiodado, bem como a qualidade das suas crticas, sugestes, oportunidades e incentivos que muitocontriburam para a concretizao deste trabalho.

    Ao Professor Doutor Joo Almeida, pelas trocas de impresso e bibliografia posta disposio.

    Ao Eng. Carlos Bajo Pava, Ferrovial-Agromn, pela disponibilidade concedida para a partilha deconhecimento e experincia.

    Ao Eng. Victor Manuel Barata e ao Professor Doutor Antnio Reis pelas trocas de impresso e

    conhecimento partilhado. VSL Portugal, nomeadamente ao Eng. Romo Almeida, pelo fornecimento de elementos sobre osequipamentos construtivos e das vrias obras executadas.

    Ao Professor Doutor Serra Neves, pela bibliografia posta disposio.

    minha famlia, nomeadamente aos meus Pais, a forma como sempre me incentivaram e apoiaram nodecorrer da minha formao humana e tcnica;

    Ana, por todo o carinho, apoio e compreenso demonstrada ao longo do meu curso.

    Aos meus colegas e amigos que me acompanharam ao longo destes anos.

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    RESUMO

    A presente dissertao incide fundamentalmente no estudo dos aspectos mais importantes associados aconstruo de pontes com aduelas pr-fabricadas.

    Inicialmente apresentado um captulo que sistematiza o Estado-da-Arte da construo de pontes.So sistematizados os vrios processos de execuo de tabuleiros, apresentando-se as caractersticasparticulares, campos de aplicao, vantagens e desvantagens referentes a cada processo.

    So apresentadas as duas metodologias de pr-fabricao de aduelas mais frequentemente adoptadas ediscutidas as respectivas vantagens e desvantagens. Nesse seguimento, analisam-se aspectosrelacionados com o controlo geomtrico durante a pr-fabricao bem como durante a fase demontagem das aduelas. So abordados tambm aspectos relacionados com as operaes demanuseamento, armazenamento e transporte de aduelas.

    No contexto das especificidades construtivas de pontes com aduelas pr-fabricadas so descritasaspectos referentes s juntas entre aduelas e ao sistema de pr-esforo longitudinal. tambm

    analisado o comportamento ssmico deste tipo de superestruturas. So discutidos, de uma forma maispormenorizada, os vrios processos de execuo de tabuleiros. Ainda se apresenta, sucintamente, umaestrutura de custos referente aplicao desta tecnologia construtiva.

    Seguidamente, analisam-se os principais mtodos de anlise estrutural e as respectivas aplicabilidadesno processo de dimensionamento deste tipo de superestruturas. So tambm apresentadas asparticularidades associadas ao processo de clculo e dimensionamento relativo s juntas entre aduelase ao sistema de pr-esforo longitudinal. Determinam-se ainda os vrios esforos gerados nas vriasfases construtivas referentes aos processos construtivos apresentados.

    Finalmente, elabora-se uma plataforma de conhecimento que visa auxiliar o processo de tomada dedeciso sobre qual mtodo execuo de tabuleiros adoptar. Nesse sentido, procede-se racionalizao

    dos vrios factores de deciso relevantes intervenientes nesse processo.

    PALAVRAS-CHAVE: Concepo de pontes, aduelas pr-fabricadas, prefabricao, procedimentosconstrutivos, equipamentos construtivos.

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    ABSTRACT

    This dissertation aims to study the most important aspects concerning precast segmental bridge

    construction.

    In the beginning, one chapter, which summarizes the State-of-Art of bridge construction, isintroduced. This chapter describes the different general process of deck execution, along with its main

    features, economical span ranges and the advantages and disadvantages related with each construction

    process.

    The two most common methods used in the prefabrication of the segments are also presented, and

    each methods advantages and disadvantages are discussed. Following this subject, the different

    aspects related with geometry control during prefabrication and during the erection of the segments are

    analyzed. The features related with the handling, stocking and transportation of the segments are also

    addressed.

    Concerning the specific traits of precast segmental bridge construction, the various aspects related

    with the segmental joints and the longitudinal prestressing system are described. Additionally, theseismic behaviour of this type of superstructures is also analysed. The different bridge erection

    processes available in this construction technology are explained more thoroughly. Furthermore, a

    summarized cost structure about this kind of bridge construction technology is introduced.

    Subsequently, the main structural analysing methods and its applicability in the design process of this

    type of superstructures are studied. Various details regarding structural calculation and design aspects

    of segment joints and of the longitudinal prestressing system are also presented. The different efforts

    due to the construction phases of the different existing erection processes are determined as well.

    Finally, a support system, able to help the decision process of choosing which construction technology

    should be adopted is presented. This support system considers the different relevant conditioning

    factors, while rationalizing the different advantages and disadvantages.

    KEYWORDS: Bridge conception, precast segments, prefabrication, construction proceedings,

    construction equipments.

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    NDICE GERAL

    AGRADECIMENTOS ................................................................................................................................... i

    RESUMO ................................................................................................................................. iii

    ABSTRACT ............................................................................................................................................... v

    1. INTRODUO .................................................................................................................... 11.1.CONTEXTO E IMPORTNCIA DO TEMA............................................................................................. 1

    1.2.OBJECTIVOS..................................................................................................................................... 1

    1.3.ORGANIZAO DA DISSERTAO................................................................................................... 2

    2. ESTADO DA ARTE DA CONSTRUO DE PONTES ............... 32.1.INTRODUO .................................................................................................................................... 3

    2.2.PROCESSOS DE EXECUO DE TABULEIROS BETONADOS IN-SITU.............................................. 3

    2.2.1.CONSTRUO DE PONTES UTILIZANDO CIMBRE AUTO-LANVEL.......................................................... 3

    2.2.1.1. Generalidades ............................................................................................................................. 3

    2.2.1.2. Campo de aplicao .................................................................................................................... 4

    2.2.1.3. Vantagens e desvantagens ......................................................................................................... 42.2.2.CONSTRUO DE PONTES UTILIZANDO AVANOS SUCESSIVOS ............................................................ 5

    2.2.2.1. Generalidades ............................................................................................................................. 5

    2.2.2.2. Campo de aplicao .................................................................................................................... 6

    2.2.2.3. Vantagens e desvantagens ......................................................................................................... 6

    2.3.CONSTRUO DE PONTES UTILIZANDO DESLOCAMENTOS SUCESSIVOS ..................................... 6

    2.3.1.GENERALIDADES............................................................................................................................... 6

    2.3.2.CAMPO DE APLICAO ...................................................................................................................... 7

    2.3.3.VANTAGENS E DESVANTAGENS .......................................................................................................... 8

    2.4.PROCESSOS DE EXECUO DE TABULEIROS COM ADUELAS PR-FABRICADAS ......................... 8

    2.4.1.GENERALIDADES............................................................................................................................... 8

    2.4.2.CONSTRUO POR ADUELAS PR-FABRICADAS TRAMO A TRAMO ......................................................... 8

    2.4.2.1. Princpios de aplicao ............................................................................................................... 8

    2.4.2.2. Lanadeira superior e inferior ..................................................................................................... 9

    2.4.2.3. Cimbre ....................................................................................................................................... 10

    2.4.3.CONSTRUO POR AVANOS SUCESSIVOS COM ADUELAS PR-FABRICADAS....................................... 12

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    2.4.3.1. Princpios de aplicao ............................................................................................................. 12

    2.4.3.2. Elevao por grua .................................................................................................................... 12

    2.4.3.3. Recurso a guincho de elevao ............................................................................................... 14

    2.4.3.4. Lanadeira ................................................................................................................................ 15

    2.4.4.CONSTRUO DE PONTES COM RECURSO A TIRANTES...................................................................... 16

    2.4.4.1. Princpios de aplicao ............................................................................................................. 16

    2.4.4.2. Tirantes provisrios .................................................................................................................. 16

    2.4.4.3. Tirantes definitivos .................................................................................................................... 17

    3. ESPECIFICIDADES CONSTRUTIVAS DE PONTES DE

    ADUELAS PR-FABRICADAS ............................................................................. 193.1.METODOLOGIA DE PR-FABRICAO DE ADUELAS .................................................................... 19

    3.1.1.GENERALIDADES............................................................................................................................ 19

    3.1.2.LINHAS CURTAS DE FABRICO ........................................................................................................... 19

    3.1.3.LINHAS LONGAS DE FABRICO ........................................................................................................... 24

    3.1.4.FACTORES DE DECISO RELEVANTES NA ESCOLHA DO MTODO DE PR-FABRICAO ........................ 26

    3.1.4.1. Vantagens e desvantagens da linha curta de fabrico .............................................................. 26

    3.1.4.2. Vantagens e desvantagens da linha longa de fabrico ............................................................. 26

    3.1.4.3. Quadro sntese dos factores relevantes na escolha do mtodo .............................................. 27

    3.2.CONTROLO GEOMTRICO DAS ADUELAS..................................................................................... 27

    3.2.1.GENERALIDADES............................................................................................................................ 27

    3.2.2.CONTROLO GEOMTRICO DURANTE A PR-FABRICAO ................................................................... 28

    3.2.2.1. Controlo geomtrico durante a pr-fabricao com o mtodo linha curta de fabrico .............. 30

    3.2.3.CONTROLO GEOMTRICO DURANTE A INSTALAO DAS ADUELAS...................................................... 34

    3.3.MANUSEAMENTO, PRODUO, ARMAZENAMENTO E TRANSPORTE DE ADUELAS..................... 36

    3.3.1.MANUSEAMENTO............................................................................................................................ 36

    3.3.2.PRODUO, ARMAZENAMENTO E TRANSPORTE DE ADUELAS ............................................................. 37

    3.4.JUNTAS ENTRE ADUELAS PR-FABRICADAS ............................................................................... 39

    3.4.1.GENERALIDADES............................................................................................................................ 39

    3.4.2.JUNTAS DE PRIMEIRA GERAO....................................................................................................... 39

    3.4.3.JUNTAS DE SEGUNDA GERAO ...................................................................................................... 40

    3.4.3.1. Juntas com resina epoxi ........................................................................................................... 41

    3.4.3.2. Juntas secas ............................................................................................................................. 43

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    3.5.SISTEMAS DE PR-ESFORO LONGITUDINAL ............................................................................... 44

    3.5.1.GENERALIDADES............................................................................................................................. 44

    3.5.2.PR-ESFORO INTERIOR ................................................................................................................. 47

    3.5.2.1. Disposies construtivas ........................................................................................................... 47

    3.5.2.2. Vantagens e desvantagens ....................................................................................................... 47

    3.5.3.PR-ESFORO EXTERIOR ................................................................................................................ 47

    3.5.3.1. Disposies construtivas ........................................................................................................... 48

    3.5.3.2. Vantagens e desvantagens ....................................................................................................... 50

    3.5.4.PR-ESFORO INTERIOR VERSUS PR-ESFORO EXTERIOR............................................................... 51

    3.6.COMPORTAMENTO SSMICO .......................................................................................................... 51

    3.6.1.ESPECIFICIDADES COMPORTAMENTAIS............................................................................................. 513.6.2.ASPECTOS DE DIMENSIONAMENTO ................................................................................................... 51

    3.7.PROCEDIMENTOS CONSTRUTIVOS ESPECFICOS DA CONSTRUO TRAMO A TRAMO .............. 52

    3.7.1.LANADEIRA SUPERIOR DE ADUELAS................................................................................................ 52

    3.7.1.1. Procedimento construtivo .......................................................................................................... 54

    3.7.1.2. Vantagens e desvantagens ....................................................................................................... 59

    3.7.2.LANADEIRA INFERIOR DE ADUELAS ................................................................................................. 60

    3.7.2.1. Procedimento construtivo .......................................................................................................... 60

    3.7.2.2. Vantagens e desvantagens ....................................................................................................... 63

    3.7.3.CIMBRE .......................................................................................................................................... 63

    3.7.3.1. Procedimento construtivo .......................................................................................................... 63

    3.7.3.2. Vantagens e desvantagens ....................................................................................................... 64

    3.8.PROCEDIMENTOS CONSTRUTIVOS ESPECFICOS DA CONSTRUO POR AVANOS SUCESSIVOS

    ................................................................................................................................................................ 65

    3.8.1.LANADEIRA DE ADUELAS................................................................................................................ 65

    3.8.1.1. Procedimento construtivo .......................................................................................................... 683.8.1.2. Vantagens e desvantagens ....................................................................................................... 77

    3.8.2.ELEVAO POR GRUA ..................................................................................................................... 78

    3.8.2.1. Procedimento construtivo .......................................................................................................... 78

    3.8.2.2. Vantagens e desvantagens ....................................................................................................... 78

    3.8.3.ELEVAO COM RECURSO A GUINCHO.............................................................................................. 79

    3.8.3.1. Procedimento construtivo .......................................................................................................... 79

    3.8.3.2. Vantagens e desvantagens ....................................................................................................... 79

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    3.9.PROCEDIMENTOS CONSTRUTIVOS ESPECFICOS DA CONSTRUO COM RECURSO A TIRANTES

    3.9.1.TIRANTES DEFINITIVOS ................................................................................................................... 80

    3.9.1.1. Procedimento construtivo ......................................................................................................... 80

    3.9.1.2. Vantagens e desvantagens ...................................................................................................... 81

    3.9.2.TIRANTES PROVISRIOS ................................................................................................................. 81

    3.9.2.1. Procedimento construtivo ......................................................................................................... 81

    3.9.2.2. Vantagens e desvantagens ...................................................................................................... 82

    3.10.EQUIPAMENTOS CONSTRUTIVOS ............................................................................................... 82

    3.11.ESTRUTURA DE CUSTOS............................................................................................................. 85

    4. SEGURANA E COMPORTAMENTO ESTRUTURAL ASPECTOS DE CLCULO E DIMENSIONAMENTO ...................... 894.1.DIMENSIONAMENTO LONGITUDINAL ............................................................................................. 89

    4.1.1.MTODOS DE ANLISE .................................................................................................................... 89

    4.1.1.1. Anlise elstica ......................................................................................................................... 89

    4.1.1.2. Anlise plstica ......................................................................................................................... 89

    4.1.1.3. Anlise no linear com modelao por elementos finitos ........................................................ 91

    4.1.2.ESTADO LIMITE DE UTILIZAO ........................................................................................................ 92

    4.1.2.1. Aspectos de dimensionamento ................................................................................................ 92

    4.1.2.2. Normas e recomendaes ....................................................................................................... 93

    4.1.3.ESTADO LIMITE LTIMO................................................................................................................... 93

    4.1.3.1. Aspectos de dimensionamento ................................................................................................ 93

    4.1.3.2. Descrio do comportamento de uma superestrutura com modelao por elementos finitos 95

    4.1.3.3. Normas e recomendaes ....................................................................................................... 97

    4.2.JUNTAS ENTRE ADUELAS ............................................................................................................. 97

    4.2.1.COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DAS JUNTAS .................................................................................. 97

    4.2.2.MODELOS DE DIMENSIONAMENTO.................................................................................................... 99

    4.3.PR-ESFORO............................................................................................................................. 102

    4.3.1.ASPECTOS DE DIMENSIONAMENTO ................................................................................................ 102

    4.3.2.PR-ESFORO INTERIOR .............................................................................................................. 102

    4.3.3.PR-ESFORO EXTERIOR.............................................................................................................. 103

    4.3.3.1. Tenso ltima de cabos de pr-esforo no aderentes ......................................................... 103

    4.4.ESFOROS DURANTE A FASE CONSTRUTIVA ............................................................................ 105

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    4.4.1.CONSTRUO TRAMO A TRAMO ..................................................................................................... 105

    4.4.2.CONSTRUO POR AVANOS SUCESSIVOS ..................................................................................... 106

    4.4.3.CONSTRUO POR TIRANTES ........................................................................................................ 109

    5. FACTORES DE DECISO RELEVANTES NA ESCOLHADO MTODO CONSTRUTIVO .............................................................................. 1115.1.GENERALIDADES ......................................................................................................................... 111

    5.2.APRESENTAO DOS FACTORES DE DECISO .......................................................................... 112

    5.3. RACIONALIZAO DE VANTAGENS E DESVANTAGENS DO MTODO DE CONSTRUO PORADUELAS PR-FABRICADAS ............................................................................................................... 113

    5.3.1.FACTORES AMBIENTAIS ................................................................................................................. 113

    5.3.1.1. Caractersticas do solo ............................................................................................................ 113

    5.3.1.2. Topografia ............................................................................................................................... 113

    5.3.1.3. Enquadramento ....................................................................................................................... 114

    5.3.1.4. Clima ....................................................................................................................................... 115

    5.3.2.FACTORES TCNICOS.................................................................................................................... 115

    5.3.2.1. Sistema estrutural ................................................................................................................... 115

    5.3.2.2. Recursos ................................................................................................................................. 116

    6. CONCLUSES .............................................................................................................. 1216.1.CONCLUSES .......................................................................................................................... 121

    6.2.DESENVOLVIMENTOS FUTUROS ....................................................................................... 123

    BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................... 125

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    NDICE DE FIGURAS

    Fig.2.1. Vista geral da construo de uma ponte utilizando uma viga de lanamento superior. .......... 4

    Fig.2.2. Esquematizao da construo por avanos sucessivos, com aduelas betonadas in-situ. ... 5

    Fig.2.3. Construo de uma ponte por avanos sucessivos. ............................................................... 6

    Fig.2.4. Esquematizao do processo de construo de pontes por deslocamentos sucessivos. ...... 7

    Fig.2.5. Nariz de lanamento. ............................................................................................................... 7

    Fig.2.6. Lanadeira superior de aduelas (Deep Bay Link, Hong Kong). ............................................... 9

    Fig.2.7. Vista geral de uma lanadeira superior de aduelas (Deep Bay Link, Hong Kong). ............... 10

    Fig.2.8. - Lanadeira inferior (West Rail, Hong Kong). .......................................................................... 10

    Fig.2.9. - Cimbre ao solo (Deep Bay Link, Hong Kong). ........................................................................ 11Fig.2.10. - Cimbre ao solo (Deep Bay Link, Hong Kong, 2004-2005).................................................... 11

    Fig.2.11. - Cimbre auto-portante (West Rail, Hong Kong, 1999-2002). ................................................. 11

    Fig.2.12. - Colocao da aduela 0 com recurso a uma grua (West Rail, Hong Kong ,1999-2002). ...... 13

    Fig.2.13. - Colocao de uma aduela com recurso a uma grua (West Rail, Hong Kong, 1999-2002). . 13

    Fig.2.14. Construo do viaduto Expo. ............................................................................................... 14

    Fig.2.15. - Elevao de uma aduela com recurso a guinchos de elevao (West Tsing Yi, Hong Kong,2004-2005). ............................................................................................................................................ 14

    Fig.2.16. - Elevao da ltima aduela do tramo com recurso de guincho de elevao (West Tsing Yi,Hong Kong 2004-2005). ......................................................................................................................... 15

    Fig.2.17. - Construo por avanos sucessivos com recurso a uma lanadeira superior (ShenzhenWestern Corridor Project , Hong Kong). ................................................................................................ 15

    Fig.2.18. - Construo por avanos sucessivos com recurso a uma lanadeira superior (ShenzhenWestern Corridor Project, Hong Kong). ................................................................................................. 16

    Fig.2.19. - Construo com recurso a tirantes provisrios. ................................................................... 16

    Fig.2.20. Construo de uma ponte atirantada (Industrial Ring Road, Bangkok, 2005-2006). .......... 17

    Fig.2.21. Vista geral da Ponte Europa, Coimbra (Maquete). .............................................................. 17Fig.3.1. Esquematizao de uma clula de pr-fabricao. ............................................................... 20

    Fig.3.2. Linha curta de pr-fabricao, Kisosasen Bridge, Japo. ..................................................... 20

    Fig.3.3. Montagem da clula de pr-fabricao, ajuste da cofragem interior. .................................... 21

    Fig.3.4. Esquematizao do processo pr-fabricao linha curta de fabrico. .................................... 21

    Fig.3.5. Fase 1 - Processo pr-fabricao linha curta de fabrico. ...................................................... 22

    Fig.3.6. Fase 2 - Processo pr-fabricao linha curta de fabrico. ...................................................... 22

    Fig.3.7. Fase 3 - Processo pr-fabricao linha curta de fabrico. ...................................................... 22

    Fig.3.8. Fase 4 - Processo pr-fabricao linha curta de fabrico. ...................................................... 23

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    Fig. 2.1. Vista geral da construo de uma ponte utilizando uma viga de lanamento superior. ........ 4

    Fig.3.9. Esquematizao do processo de definio geomtrica, em planta e em perfil. ................... 24

    Fig.3.10. Esquematizao do processo pr-fabricao linha longa de fabrico. ................................. 24

    Fig.3.11. Esquematizao do processo de linha longa de fabrico. .................................................... 25

    Fig.3.12. Processo de fabrico de linha longa Ponte Pakse - Laos. ................................................. 25

    Fig.3.13. Esquematizao do processo de definio geomtrica na fabricao de aduelas emclulas de pr-fabricao....................................................................................................................... 31

    Fig.3.14. Procedimento de controlo geomtrico na fase de pr-fabricao....................................... 32

    Fig.3.15. Controlo geomtrico em planta Mtodo grfico. .............................................................. 33

    Fig.3.16. Esquematizao do processo de controlo geomtrico. ...................................................... 33

    Fig.3.17. Torre de controlo geomtrico. ............................................................................................. 34

    Fig.3.18. Visualizao do dispositivo de apoio e controlo geomtrico das consolas, no topo do pilar.West Tsing Yi - Hong Kong (2004-2005). .............................................................................................. 35

    Fig.3.19. Pormenor de um dispositivo de apoio. ................................................................................ 36

    Fig.3.20. Colocao da ltima de aduela, para posterior betonagem in-situdas juntas - KCRC WestRail Hong Kong. .................................................................................................................................. 36

    Fig.3.21. Esquematizao da aplicao do dispositivo de elevao nas aduelas. ............................ 37

    Fig.3.22. Aduelas armazenadas atrs dos vos j completos. .......................................................... 37

    Fig.3.23. Armazenamento de aduelas em vrias camadas. .............................................................. 38

    Fig.3.24. Transporte de aduelas para o local de instalao............................................................... 38

    Fig.3.25. Chave singular genrica. ..................................................................................................... 39

    Fig.3.26. Evoluo das chaves de corte............................................................................................. 40

    Fig.3.27. Segmento tipo de chaves mltiplas e detalhes das chaves de corte. ................................ 41

    Fig.3.28. A aplicao de resina epoxi................................................................................................. 42

    Fig.3.29. Vista de corte longitudinal com a esquematizao do sistema de pr-esforo temporrio. 43

    Fig.3.30. Tecnologia construtiva usada inicialmente. ......................................................................... 43

    Fig.3.31. Tecnologia construtiva utilizada na Bangkok Second Stage Expressway. ......................... 44

    Fig.3.32. Banhas de pr-esforo interior numa aduela pr-fabricadas. ............................................ 45

    Fig.3.33. Pr-esforo exterior dentro de uma seco caixo. Pormenor de um desviador. .............. 45

    Fig.3.34. Traado dos cabos de pr-esforo na construo por avanos sucessivos. ..................... 46

    Fig.3.35. Traado dos cabos de pr-esforo de continuidade. .......................................................... 46

    Fig.3.36. Traado dos cabos de pr-esforo na construo tramo a tramo. ..................................... 46

    Fig.3.37. Cabos de pr-esforo adicionais. ........................................................................................ 46

    Fig.3.38. Traado de cabos de pr-esforo de baixa tenso no tabuleiro. ........................................ 47

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    Fig.3.39. Exemplo de aduela sobre pilar com dispositivo de ancoragem. .......................................... 48

    Fig.3.40. Vrias disposies de blocos de ancoragem. ...................................................................... 48

    Fig.3.41. Modelo de escoras e tirantes (diafragma)............................................................................ 48

    Fig.3.42. Exemplo de aduela com desviador de cabos de pr-esforo exterior. ................................ 49

    Fig.3.43. Dimensionamento de um desviador de cabos de pr-esforo exterior. .............................. 49

    Fig.3.44. Corte longitudinal onde se esquematiza o traado de um sistema de cabos de pr-esforoexterior no aderente. ............................................................................................................................ 49

    Fig.3.45. Traado do pr-esforo exterior longitudinal na superestrutura. ......................................... 52

    Fig.3.46. Aduelas suspensas numa lanadeira, Pennys Bay - Hong Kong (2003-2004). ................. 54

    Fig.3.47. Construo tramo a tramo com recurso a lanadeira. ......................................................... 54

    Fig.3.48. Activao da perna dianteira no pilar [N+1], Wat Nakorn Bridge, Bangkok, Thailand. ....... 55

    Fig.3.49. Fixao do apoio dianteiro no pilar [N+1]. ........................................................................... 55

    Fig.3.50. Instalao da ltima aduela. ................................................................................................ 55

    Fig.3.51. Lanadeira superior de aduelas. .......................................................................................... 56

    Fig.3.52. Esquematizao de um procedimento possvel de suspenso das aduelas. ..................... 56

    Fig.3.53. Esquematizao de um vo suspenso. ............................................................................... 57

    Fig.3.54. Dispositivo de suspenso das aduelas, Ampang Kuala Lumpur. ..................................... 58

    Fig.3.55. Pr-esforo temporrio na laje superior e inferior do tabuleiro. ........................................... 58

    Fig.3.56. Processo de empilhamento das aduelas, Bamdra Worli - India (2002-2006). .................... 59

    Fig.3.57. Construo com uma lanadeira inferior, KCRC West Rail, Hong Kong. ........................... 60

    Fig.3.58. Observao dos dispositivos de apoio nos pilares. ............................................................. 61

    Fig.3.59. Colocao de uma aduela sobre uma lanadeira inferior.................................................... 61

    Fig.3.60. Esquematizao da disposio das aduelas sobre uma lanadeira, antes da suaassemblagem. ........................................................................................................................................ 62

    Fig.3.61. Esquematizao do processo de assemblagem tipicamente adoptado. ............................. 62

    Fig.3.62. Visualizao das garas de apoio lanadeira, KCRC West Rail - Hong Kong. ................ 62

    Fig.3.63. Lanadeira inferior com rotulas. ........................................................................................... 63

    Fig.3.64. Esquematizao do processo tpico de construo com cimbres ao solo. ......................... 64

    Fig.3.65. Vista geral da colocao das aduelas com recurso a uma grua - Deep Bay Link North Hong Kong. ............................................................................................................................................. 64

    Fig.3.66. Vista geral da construo com recurso a cimbre, KCRC East Rail - Hong Kong. ............... 65

    Fig.3.67. Vista geral de uma lanadeira de aduelas, Pakse Bridge - Laos. ....................................... 66

    Fig.3.68. Esquematizao da operao de avano de uma lanadeira de grande extenso. ........... 66

    Fig.3.69. Ponte ferroviria de alta velocidade perto de Avignon Frana. ........................................ 67

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    Fig.3.70. Mecanismos de adaptao de uma lanadeira a alinhamentos variveis. ......................... 67

    Fig.3.71. Dispositivo de adaptao do mecanismo de apoio. ............................................................ 68

    Fig.3.72. Posicionamento normal de colocao de aduelas. ............................................................. 68

    Fig.3.73. Colocao da aduela 0 sobre o pilar. .................................................................................. 68

    Fig.3.74. Preparao para o avano da lanadeira. .......................................................................... 69

    Fig.3.75. Avano da lanadeira. ......................................................................................................... 69

    Fig.3.76. Posicionamento de uma aduela na extremidade da consola. ............................................. 69

    Fig.3.77. Esquematizao do processo construtivo por avanos sucessivos. .................................. 70

    Fig.3.78. Procedimento tipo de aplicao de contra-flechas, na construo por avanossucessivos. ............................................................................................. 70

    Fig.3.79. Esquematizao do dispositivo de controlo geomtrico das consolas. .............................. 71

    Fig.3.80. Vista em corte longitudinal, com pormenor do conjunto de macacos hidrulicos. ............. 72

    Fig.3.81. Esquematizao de um processo de correces geomtrica, com recurso a um contra-peso. ...................................................................................................................................................... 73

    Fig.3.82. Esquematizao da torre metlica estabilizadora. .............................................................. 74

    Fig.3.83. Esquematizao de uma torre metlica estabilizadora. ...................................................... 74

    Fig.3.84. Esquematizao de uma consola metlica estabilizadora. ................................................. 74

    Fig.3.85. Aduela 0 apoiada num dispositivo metlico. ....................................................................... 75

    Fig.3.86. Sistema de fecho da junta entre os tabuleiros em consola. ................................................ 76Fig.3.87. Esquematizao do traado do pr-esforo. ....................................................................... 76

    Fig.3.88. Combinao de pr-esforo temporrio e permanente na construo por consola (STARLight Railway - Kual Lumpur). ............................................................................................................... 77

    Fig.3.89. Instalao de aduelas com recurso a uma grua, Lai Chi Kok Viaduct Hong Kong. ......... 78

    Fig.3.90. Esquematizao do processo construtivo com recurso a guinchos de elevao. .............. 79

    Fig.3.91. Construo com guincho de elevao, Hong Kong Shenzhen Corridor Project. ............... 79

    Fig.3.92. Tabuleiro com tirantes definitivos. ....................................................................................... 80

    Fig.3.93. Esquematizao do processo de construo de uma ponte atirantada. ............................ 81

    Fig.3.94. Esquematizao do processo construtivo com recurso a tirantes provisrios. .................. 81

    Fig.3.95. Disposio exemplo da aplicao de um sistema de pr-esforo exterior, viaduto Vallondes Fleurs - Frana................................................................................................................................ 82

    Fig.3.96. Capacidade de carga total e capacidade de elevao. ...................................................... 83

    Fig.3.97. Deformada da consola da lanadeira. ................................................................................. 83

    Fig.3.98. Fase de avano, com a lanadeira em consola. ................................................................. 84

    Fig.3.99. Fase de colocao da aduela 0........................................................................................... 84

    Fig.3.100. Fase de colocao de aduelas na frente da consola. ....................................................... 84

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    Fig.3.101. Colocao da armadura passiva constituinte de uma aduela. .......................................... 86

    Fig.3.102. Prticos rolantes. ................................................................................................................ 86

    Fig.3.103. Vista Geral de um parque de pr-fabricao e armazenamento de aduelas. ................... 87

    Fig.3.104. Veculos de transporte de aduelas..................................................................................... 87

    Fig.4.1. Mecanismos de colapso plstico. .......................................................................................... 90

    Fig.4.2. Mecanismo de colapso plstico. ............................................................................................ 90

    Fig.4.3. Modelo de anlise plstica. .................................................................................................... 91

    Fig.4.4. Modelao de um tramo, com pr-esforo exterior, por elementos finitos. ........................... 92

    Fig.4.5. Modelo de elementos finitos - tenses e abertura de juntas. ................................................ 92

    Fig.4.6. Abertura das juntas devido momentos flexo positivos e negativos. .................................... 92

    Fig.4.7. Esquematizao dos locais sujeitos a elevados esforos de compresso. .......................... 94Fig.4.8. Armadura transversal de suspenso Fonte: (Virlogeux,1993). ............................................. 95

    Fig.4.9. Vo de ensaio da "Second Stage Expressway System in Bangkok, Thailand"..................... 96

    Fig.4.10. Comparao entre o ensaio a escala real e os resultados numricos, do lado direitoapresenta-se a distribuio das tenses a meio vo para um carregamento prximo da rotura. ......... 97

    Fig.4.11. Esquematizao da sequncia do desenvolvimento das fissuras na juntas secas. ........... 99

    Fig.4.12. Representao da rea efectiva de corte segundo o regulamento Alemo. ..................... 100

    Fig.4.13. Ensaio experimental teste referente ao modelo da norma AASHTO. ............................... 100

    Fig.4.14. Esquematizao dos vrios parmetros apresentados. .................................................... 101

    Fig.4.15. Comparao entre os modelos de dimensionamento apresentados. ............................... 101

    Fig.4.16. Diagrama de esforos numa estrutura com 4 tramos concludos. .................................... 105

    Fig.4.17. Diagrama de esforo gerados aps estabelecer a continuidade com o novo tramo. ........ 106

    Fig.4.18. Esquematizao do traado de pr-esforo aplicado na construo tramo a tramo. ....... 106

    Fig.4.19. Distribuio dos esforos de flexo em [N+1] tramos concludos. .................................... 106

    Fig.4.20. Esquematizao de um exemplo de uma situao de desequilbrio. ................................ 107

    Fig.4.21. Diagrama de esforos de flexo na fase construtiva das consolas. .................................. 107

    Fig.4.22. Esquematizao de uma etapa construtiva com uma lanadeira. .................................... 107

    Fig.4.23. Diagrama de esforos de flexo na fase construtiva das consolas (com aco concentradadevido ao equipamento construtivo). ................................................................................................... 108

    Fig.4.24. Diagrama de momentos numa superestrutura antes da betonagem da junta de fecho. ... 108

    Fig.4.25. Diagrama de esquematizao do traado de pr-esforo. ................................................ 108

    Fig.4.26. Diagrama de momentos numa superestrutura aps da betonagem da junta de fecho. .... 108

    Fig.4.27. Aco da lanadeira sobre a superestrutura na fase de betonagem da junta de fecho. .. 109

    Fig.4.28. Aco da lanadeira aps betonagem da junta de fecho (fase de avano). ..................... 109

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    Fig.4.29. Distribuio dos esforos de flexo em [N] tramos.. ......................................................... 109

    Fig.4.30. Esforos de flexo devido ao primeiro tero do vo. ........................................................ 109

    Fig.4.31. Esquematizao do procedimento construtivo com tirantes provisrios.. ........................ 110

    Fig.4.32. Esforos de flexo gerados por um tramo completo. ........................................................ 110

    Fig.4.33. Distribuio dos esforos de flexo em [N+1] tramos concludos. ................................... 110

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    NDICE DE QUADROS (OU TABELAS)

    Quadro 3.1. Linha curta de fabrico versus Linha longa de fabrico ..................................................... 27

    Quadro 3.2. Sntese das etapas de clculo ........................................................................................ 29

    Quadro 3.3. Diagrama de construo tramo a tramo com lanadeira superior .................................. 58

    Quadro 5.1. Plano de obra de uma ponte com aduelas pr-fabricadas ........................................... 117

    Quadro 5.2. Plano de obra de uma ponte com aduelas betonadas in-situ....................................... 117

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    SMBOLOS E ABREVIATURAS

    - rea de ao de pr-esforo;

    - rea mnima de todas as chaves no plano de rotura [m2];

    - rea entre chaves no plano de rotura [m2];

    - rea efectiva de corte;

    - rea mnima de todas as chaves no plano de rotura;

    - rea da junta comprimida;

    - Largura da alma;

    - Largura efectiva da seco na zona de compresso;

    - Largura das chaves;- Distncia entre a fibra mais comprimida e o eixo neutro;

    - Distncia da fibra mais comprimida ao centride do ao de pr-esforo;

    - Mdulo de elasticidade do ao de pr-esforo;

    - Tenso de rotura da armadura de pr-esforo;

    - Resistncia caracterstica do beto aos 28 dias compresso;

    - Tenso no pr-esforo aps perdas;

    Tenso ltima do cabo de pr-esforo;

    - Resistncia do beto compresso;

    - Valor de caracterstico de compresso do beto aos 28 dias [MPa];

    h Altura da seco a meio vo;

    - Altura das chaves, com 6 ;

    - Comprimento do cabo entre ancoragens;

    Comprimento total do cabo de pr-esforo;

    - Curvatura permitida pela seco;

    - Distncia da fibra mais comprimida ao eixo neutro, na seco a meio vo;

    - Extenso de compresso do beto (3,5 );

    - Deformao compresso da fibra externa;

    - Compresso mdia na zona da junta [MN];

    - Compresso mdia na zona da junta [MN];

    - Taxa de armadura de pr-esforo;

    - Coeficiente redutor de deformao, dado pela seguinte equao;

    - Capacidade de rotao da seco a meio vo;

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    - Incremento de tenso nos cabos de pr-esforo exterior;

    - Deformao do cabo no aderente, calculada integrando a deformao do beto ao

    nvel do cabo entre as ancoragens e dividindo pelo comprimento do vo;

    , - Deformao de um cabo aderente equivalente na seco de momento flectormximo;

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    1INTRODUO

    1.1. CONTEXTO E IMPORTNCIA DO TEMA

    A construo de pontes com aduelas pr-fabricadas teve incio na dcada de 60, tendo sidodesenvolvida pela Engenharia Francesa. Desde ento tem sido caracterizada por um incessante

    desenvolvimento a vrios nveis, designadamente ao nvel das solues estruturais em que foi posta

    em prtica, dos mtodos e procedimentos construtivos adoptados e dos critrios de concepo.

    A execuo de tabuleiros com aduelas pr-fabricadas para alm da vertente econmica, traz vantagens

    evidentes em termos de qualidade de execuo, de materiais e de tolerncias pois trata-se da produo

    em fbrica ou em condies especiais de estaleiro. A aplicao desta tecnologia em Portugal tem

    recebido, at recentemente, um entusiasmo limitado no meio tcnico. Isto deve-se sobretudo a dois

    factores: por um lado, a uma experincia e conhecimentos acumulados no projecto e execuo de

    obras de beto armado pr-esforado executadas in-situ e consequente disponibilidade de mo de obra

    experiente e equipamentos nessa rea, e, por outro lado, pelo relativamente baixo nvel dedesenvolvimento da indstria de pr-fabricao em Portugal, no existindo um mercado estruturado e

    o know-how exigido por esta tecnologia.

    1.2. OBJECTIVOS

    Este trabalho constitui uma primeira contribuio para reduzir o quase vazio bibliogrfico que existe, a

    nvel nacional, sobre a temtica da construo de pontes com aduelas pr-fabricadas. Respondendo a

    essa necessidade, elabora-se, neste texto, uma sistematizao dos diversos aspectos relacionados com

    a realizao deste tipo de pontes, procurando, assim, contribuir para o estado de conhecimento desta

    tecnologia.

    Nesse sentido procura-se criar uma plataforma de conhecimento tcnico que permita, para uma

    primeira apreciao validar/comparar este mtodo construtivo com outros mtodos mais

    frequentemente adoptados no nosso pas.

    Intenta-se elaborar uma descrio das especificidades construtivas desta tecnologia, designadamente

    sobre a metodologia de pr-fabricao das aduelas, o controlo geomtrico nas vrias fases

    construtivas, o tipo de juntas e o sistema de pr-esforo longitudinal. Procura-se tambm abordar as

    particularidades desta tecnologia no que diz respeito ao comportamento e dimensionamento do

    tabuleiro aco ssmica. De uma forma detalhada, procura-se apresentar, analisar e discutir os vrios

    processos de execuo de tabuleiros, os equipamentos utilizados, bem como os aspectos relacionados

    com a segurana e comportamento estrutural deste tipo de superestruturas.

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    Pretende-se ainda, com este trabalho, apresentar um texto sistematizado dos vrios factores integrantes

    do processo de concepo e dimensionamento de uma ponte de aduelas pr-fabricadas, abordando as

    vantagens e desvantagens associadas a esta tecnologia, bem como uma apresentao de uma estrutura

    simplificada de possveis custos.

    1.3. ORGANIZAO DA DISSERTAO

    O trabalho apresentado compreende seis captulos. Os captulos que sucedem ao presente captulo

    introdutrio, apresentam a cadncia que a seguir se expe.

    No Captulo 2 apresenta-se um sinttico Estado-da-Arte da construo de pontes de pequena e

    mdia dimenso. Apresentam-se os vrios processos de execuo, designadamente de tabuleiros

    betonados in-situ, construo por deslocamentos sucessivos, execuo de tabuleiros com aduelas pr-

    fabricadas, e as respectivas caractersticas principais e campos de aplicao.

    O Captulo 3 dedicado s especificidades construtivas de pontes com aduelas pr-fabricadas.

    Apresentam-se as vrias metodologias de pr-fabricao de aduelas, sendo tambm estudado o

    controlo geomtrico que se realiza na pr-fabricao e na instalao das aduelas. So sinteticamente

    tratados os aspectos de manuseamento, armazenamento e transporte de aduelas. Nesse captulo so

    ainda abordados o elemento aduela no que diz respeito ao tipo de junta, s solues de pr-esforo

    longitudinal e suas respectivas vantagens e desvantagens bem como aos aspectos particulares no que

    ao comportamento ssmico das superestrutura diz respeito. Descrevem-se os procedimentos

    construtivos especficos da construo, tramo a tramo, por avanos sucessivos, e com recurso a

    tirantes, bem como as principais caractersticas e as vrias vantagens e desvantagens de cada processo

    construtivo. Abordam-se aspectos de dimensionamento e operacionalidade, relativos s lanadeiras de

    aduelas tipicamente usadas na construo tramo a tramo e por avanos sucessivos. Ainda se apresenta,

    de forma sucinta, uma estrutura de custos referentes aplicao desta tecnologia construtiva.

    O Captulo 4 trata dos mtodos de anlise e das respectivas aplicabilidades no processo de

    dimensionamento deste tipo de superestruturas. Apresentam-se aspectos elementares de vrios

    regulamentos que abordam a esta matria. Abordam-se os aspectos de clculo e dimensionamento

    relativo s juntas entre aduelas, ao sistema de pr-esforo, e so analisados os esforos durante a fase

    construtiva.

    Por fim, no Captulo 5 elabora-se uma plataforma de conhecimento que visa auxiliar o processo de

    tomada de deciso sobre qual mtodo de execuo de tabuleiros adoptar. Nesse sentido, procede-se

    racionalizao dos vrios factores de deciso relevantes que intervm nesse processo.

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    2ESTADO DA ARTE DACONSTRUO DE PONTES

    2.1. INTRODUOUm dos aspectos que mais condiciona o processo de concepo de uma ponte consiste na tomada dedeciso sobre qual mtodo construtivo adoptar. Provavelmente, no domnio da engenharia de pontes,que esta deciso mais influencia a globalidade do processo de dimensionamento. Como tal, o processoconstrutivo de uma ponte tem de ser considerado e racionalizado logo nas primeiras fases do projecto.

    A tomada de deciso sobre qual o mtodo construtivo a adoptar decorre de uma profunda anlise devrios factores condicionantes como custo, facilidade de execuo, segurana durante a execuo daobra, tempo de execuo, capacidade tcnica do empreiteiro, etc.

    O presente captulo versar, de uma forma superficial, sobre os vrios mtodos construtivos constantes

    no estado da arte em causa e ir referir algumas das suas particularidades, no sentido de possibilitarcomparaes entre estes, nomeadamente no que concerne aos campos de aplicao, princpios deconstruo, esquemas construtivos gerais e principais vantagens e desvantagens. Ir dar-se relevoapenas s vrias solues indicadas para a construo de pontes de beto com vos superiores a 30metros.

    Os mtodos construtivos sero agrupados da seguinte forma:

    Processos de execuo de tabuleiros betonados in-situ; Construo de pontes por deslocamentos sucessivos; Processos de execuo de tabuleiros com aduelas pr-fabricadas.

    2.2 PROCESSOS DE EXECUO DE TABULEIROS BETONADOS IN-SITU

    2.2.1 CONSTRUO DE PONTES UTILIZANDO CIMBRE AUTO-LANVEL

    2.2.1.1 Generalidades

    Correntemente na construo de pontes por este mtodo recorre-se a uma viga de lanamentometlica, que relativamente superestrutura da ponte poder ocupar uma posio superior ou inferior(Figura 2.1.). A viga de lanamento possui um sistema autnomo de avano (viga auto-lanvel) bemcomo dispositivos para apoio na parte do tabuleiro j construda ou nos apoios definitivos da obra(pilares e encontros) que permite que esta se desloque tramo a tramo autonomamente. Esteprocedimento possibilita vencer por exemplo rios e vales extensos sem a necessidade de recorrer a

    escoramentos ao solo.

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    Fig.2.1. Vista geral da construo de uma ponte utilizando uma viga de lanamento superior.

    Fonte: (Ferraz, 1991).

    As vigas de lanamento, que podem ser de alma cheia ou treliadas, so constitudas por uma vigaportante longitudinal e um por dispositivo auxiliar que suporta as cofragens. Importa referir que, entretodos os mtodos apresentados nesta dissertao, este actualmente o mais utilizado em Portugal(Ferraz, 1991).

    2.2.1.2 Campo de aplicao

    O sistema de viga de lanamento aplicvel a tabuleiros contnuos com qualquer tipo de secotransversal.

    O presente mtodo indicado, numa perspectiva econmica, para a construo de superestruturas deeixo rectilneo ou com pequena curvatura, com vos de considerveis dimenses e, tipicamente, deseco constante. Este sistema utilizado hoje em dia at vos da ordem dos 70 metros, sendofrequentemente utilizado para vos entre os 30 e os 55 metros. Segundo (Ferraz, 1991) a extensoptima do vo est compreendida entre os 40 e os 50 metros. O comprimento de cada troo construdo, habitualmente igual ao comprimento de cada tramo, procurando localizar as juntas entre troos nasseces do tabuleiro de inverso de momentos (tipicamente a 1/4 ou 1/5 de vo) (Ferraz, 1991).

    2.2.1.3 Vantagens e desvantagens do processo

    Este mtodo apresenta, como principal vantagem a rapidez de execuo, permitindo executar um vocompleto em cerca de uma semana. Este mtodo tambm permite a independncia do trabalho emrelao ao solo decorrendo desse facto vrias vantagens. Pode-se tambm apontar a boa acessibilidade frente de trabalho facilitando a realizao das vrias tarefas construtivas.

    No que concerne a desvantagens tem-se o elevado custo inicial associado aquisio, transporte eoperao de montagem/desmontagem da viga de lanamento. Assim sendo, a sua aplicao s serjustificada em obras de considervel extenso ou quando existe a possibilidade de reutilizar oequipamento em obras semelhantes, possibilitando-se assim a amortizao dos vrios custos. Os

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    projectistas que optam por este mtodo construtivo normalmente ficam condicionados pelo vomximo exequvel pelos equipamentos utilizados.

    2.2.2 CONSTRUO DE PONTES POR AVANOS SUCESSIVOS

    2.2.2.1 Generalidades

    Este mtodo caracterizado pelo facto de a construo do tabuleiro se proceder a partir dos seusapoios, atravs da betonagem in-situ de aduelas de modo equidistante de cada lado dos pilares,constituindo-se um par de consolas (Figura 2.2.). As aduelas apresentam um comprimento, em geralda ordem dos trs a seis metros (Figura 2.3.). medida que a construo progride os momentosnegativos em cada consola aumentam, sendo por isso necessrio aplicar cabos de pr-esforo no topodas seces. Atravs destes cada aduela fica ligada antecedente com resistncia suficiente para setornar autoportante e servir de apoio s aduelas seguintes. Tipicamente ter de suportar o peso prpriodas aduelas a construir e as aces provenientes dos equipamentos necessrios construo da

    superestrutura (cofragens, carros de avano, etc.). Geralmente, a construo efectuada de um modosimtrico, a partir dos pilares, de modo a evitar o desenvolvimento de esforos de flexo nos pilares efundaes. Importa referir que a betonagem das aduelas no necessariamente simultnea, o que fazcom que as consolas gerem esforos (momentos) desequilibradores durante algumas fases do processoconstrutivo. Nessa situaes o equilbrio esttico poder ser alcanado, por exemplo, atravs doencastramento do tabuleiro nos pilares ou efectuando ligaes temporrias com cabos de pr-esforovertical da superestrutura ao pilar.

    Contudo a tcnica de avanos sucessivos tambm pode ser executada (Reis, 2002):

    Assimetricamente a partir de um tramo j construdo, ou a partir de um encontro; Assimetricamente a partir de um pilar ou de um encontro mas recorrendo a uma tcnica

    mista de avanos e cavalete apoiado sobre o terreno.

    Fig.2.2. Esquematizao da construo por avanos sucessivos, com aduelas betonadas in-situ.

    Fonte: adaptado Veletzos (2007)

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    Fig.2.3. Construo de uma ponte por avanos sucessivos.

    Fonte: VSL Internacional

    2.2.2.2 Campo de aplicao

    O mtodo construtivo por avanos sucessivos frequentemente utilizado para vos compreendidosentre os 70 e os 90 metros, contudo oferece boas condies de execuo de vos entre os 50 e os 150metros (Ferraz, 1991). Este mtodo tecnicamente vantajoso para a construo de superestruturas comalinhamento curvo, com raios apertados.

    Actualmente, com regularidade, alcanam-se ciclos construtivos de um par de aduelas em cadaperodo de 5 a 10 dias de trabalho (em geral uma semana), por frente de trabalho (Mathivat, 1980).

    2.2.2.3 Vantagens e desvantagens

    As principais vantagens deste processo construtivo so a possibilidade de se dispensar cimbres eescoramentos, o recurso a menor quantidade de cofragens e o seu melhor aproveitamento ao longo daconstruo. Possibilita a construo em vrias frentes de trabalho e a mecanizao do processo,levando a uma eficiente rentabilizao da mo-de-obra (Ferraz, 1991).

    Como desvantagens pode apontar-se a necessidade de se efectuar um rigoroso controlo geomtricodurante a construo, bem como, a complexidade da operao de avano da cofragem. (Ferraz, 1991).

    2.3. CONSTRUO DE PONTES POR DESLOCAMENTOS SUCESSIVOS

    2.3.1. GENERALIDADES

    O mtodo dos deslocamentos sucessivos consiste na construo do tabuleiro, por troos sucessivos de10 a 30 metros de comprimentos, geralmente apenas atrs de um dos encontros. A sua construo orientada segundo o eixo da obra, sendo posteriormente colocados na sua posio final atravs de umatranslao longitudinal. Esse processo de translao realizado por intermdio de um sistema demacacos hidrulicos, conforme se esquematiza na Figuras 2.4. e 2.5.

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    Fig.2.4. - Esquematizao do processo de construo de pontes por deslocamentos sucessivos.

    Fonte: adaptado Veletzos (2007)

    Fig.2.5. Nariz de lanamento.

    Fonte: (VSL Internacional)

    2.3.2. CAMPO DE APLICAO

    O sistema indicado sobretudo para a realizao de superestruturas de alinhamento recto em perfil eem planta ou com curvatura em planta e perfil constantes. Contudo tambm poder ser efectuado emobras com pequenas curvaturas variveis em planta, exigindo para tal aplicao de operaesadicionais, nomeadamente deslocamentos laterais.

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    O mtodo em geral adequado para pontes extensas (tipicamente superior 150 metros). Ocomprimento de vo exequvel est normalmente compreendido entre 40 a 50 metros. Existemtcnicas que permitem aumentar o comprimento do tramo exequvel, nomeadamente o recurso aapoios auxiliares provisrios (Reis, 2002). Segundo Rosignoli (2002) comum produzir um segmento

    de 20 a 30 metros por semana.

    2.3.3. VANTAGENS E DESVANTAGENS

    As vantagens associadas a este mtodo advm sobretudo do facto de a rea sob o tabuleiro ficar livrede cimbres e de quase toda actividade da sua construo se localizar numa rea pequena, de fcilacesso e com condies de segurana e qualidade de fabrico prximas das que seriam obtidas numainstalao industrial de pr-fabricao (Ferraz, 1991). Pode-se tambm referir a rapidez de construodeste mtodo.

    As principais desvantagens so as limitaes j referidas relativas ao perfil e geometria da

    superestrutura, a obrigatoriedade da seco do tabuleiro ser constante e a necessidade da realizao deum controlo geomtrico das vrias operaes com um elevado rigor.

    2.4. PROCESSOS DE EXECUO DE TABULEIROS COM ADUELAS PR-FABRICADAS

    2.4.1. GENERALIDADES

    A execuo de tabuleiros com aduelas pr-fabricadas surgiu como resultado da necessidade de seutilizar mtodos construtivos com elevado grau de rendimento, mecanizao e menor quantidade demo-de-obra necessria. Desta forma torna-se possvel executar superestruturas em menores perodosde tempo e com menores custos.

    Outra motivao que levou grande adopo desta tecnologia foi a sua boa adaptabilidade paraconstruir em ambientes densamente urbanizados.

    Actualmente esta tecnologia est bastante divulgada, sobretudo nos Estados Unidos da Amrica e nasia, onde tendencialmente a primeira soluo construtiva a adoptar em determinados tipos depontes. Em alguns pases pertencentes Europa (e.g. Espanha e Frana) tambm se recorre comalguma frequncia a esta tecnologia. Contudo num considervel nmero de pases, como por exemploPortugal, esta tecnologia ainda se encontra pouco divulgada.

    A execuo de pontes com aduelas pr-fabricadas surgiu no incio dos anos sessenta, tendo desde essaaltura sofrido uma grande evoluo. De h mais de 40 anos para c, a construo de pontes e viadutos

    tem sido marcada pela associao de uma intensiva pr-fabricao de aduelas em seco caixo e a suaassemblagem atravs de poderosas lanadeiras, tirantes temporrios e definitivos, gruas e guinchos deelevao.

    2.4.2. CONSTRUO POR ADUELAS PR-FABRICADAS TRAMO A TRAMO

    2.4.2.1. Princpios de aplicao

    Como consequncia das crescentes exigncias de construo de pontes e viadutos cada vez maisextensos, em perodos de tempo reduzidos e em zonas sensveis (e.g. reas densamente urbanizadas), omtodo construtivo tramo a tramo, associado a uma intensiva pr-fabricao de aduelas, tem-se

    mostrado uma soluo muito eficaz na resposta a essas exigncias. Este tem sido posto em prtica

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    sobretudo na construo de vos da ordem dos 40 a 50 metros, contudo j se realizaram vos at 70metros.

    A construo de pontes ou viadutos atravs deste mtodo construtivo consiste basicamente naconstruo tramo a tramo atravs de um processo que pode ser genericamente resumido da seguinteforma: as aduelas constituintes de cada tramo so posicionadas, estando temporariamente suspensasatravs de uma lanadeira ou um cimbre. Posteriormente lhes aplicado um sistema de pr-esforolongitudinal que assembla todas as aduelas, conferindo-lhes rigidez estrutural. Por fim, posiciona-se otramo completo nos seus apoios definitivos. O sistema estrutural da superestrutura resultante poderser de natureza simplesmente apoiada ou tornada contnua atravs de um sistema adicional de pr-esforo longitudinal.

    Como indicado, existem vrias solues para pr em prtica este tipo de construo, sendo razovelenumer-las em duas tipologias: construo com recurso a lanadeira de aduelas (superior ou inferior)e construo com recurso a um cimbre autoportante ou um cimbre ao solo.

    2.4.2.2. Lanadeira superior e inferior

    Provavelmente o sistema mais comum de construo tramo a tramo o que envolve o uso de umalanadeira numa posio superior relativamente superestrutura (Figuras 2.6. e 2.7.). A lanadeira posicionada sobre o vo a construir, apoiando-se nos pilares. Esta equipada por um guindaste que usado para colocar todas as aduelas nas respectivas posies finais, onde so suspensas por intermdiode tirantes verticais. Aps a assemblagem de todo o vo atravs de um sistema de pr-esforo, este pousado nos apoios definitivos, ficando a lanadeira desimpedida para se deslocar para o vo seguinte.

    Fig.2.6. - Lanadeira superior de aduelas (Deep Bay Link, Hong Kong).

    Fonte: VSL Internacional

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    Fig.2.7. Vista geral de uma lanadeira superior de aduelas (Deep Bay Link, Hong Kong).

    Fonte: VSL Internacional

    A instalao de aduelas atravs de uma lanadeira inferior segue genericamente os mesmos passos quea lanadeira superior, contudo neste caso esta encontra-se numa posio inferior relativamente superestrutura. O sistema mais comum de aplicao deste mtodo inclui um par de vigas auto-lanveis, que se situam em ambos os lados do alinhamento do vo, suportando-se nos pilaresadjacentes a este (Figura 2.8.). A elevao das aduelas faz-se, tipicamente, atravs de gruas ou deguinchos de elevao que as coloca sobre a lanadeira.

    Fig.2.8. - Lanadeira inferior (West Rail, Hong Kong).

    Fonte: VSL Internacional

    2.4.2.3. Cimbre

    O recurso a cimbre ao solo (Figura 2.9 e 2.10) ou cimbre auto-portante (Figura 2.11) consiste

    provavelmente na soluo de construo tramo a tramo tecnicamente menos complexa. Esta soluo

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    apresenta grande convenincia para projectos onde, devido ao nmero insuficiente de vos, no sejustifica o elevado investimento de capital numa lanadeira. A colocao das aduelas sobre o cimbrefica a cargo, geralmente, de gruas mveis.

    Fig.2.9. - Cimbre ao solo (Deep Bay Link, Hong Kong).

    Fonte: VSL Internacional

    Fig.2.10. - Cimbre ao solo (Deep Bay Link, Hong Kong, 2004-2005);

    Fonte: VSL Internacional

    Fig.2.11. - Cimbre auto-portante (West Rail, Hong Kong, 1999-2002).

    Fonte: VSL Internacional

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    2.4.3. CONSTRUO POR AVANOS SUCESSIVOS COM ADUELAS PR-FABRICADAS

    2.4.3.1 Princpio de aplicao

    Geralmente este processo construtivo, de forma anloga aos tabuleiros constitudos por aduelas

    betonadas in-situ, indicado para longos vos (tipicamente superiores a 50 metros) ou parasuperestruturas com uma complexidade geomtrica superior (alinhamentos variveis em planta eperfil, curvaturas de raio reduzido e aduelas de geometria varivel).

    Segundo Mathivat (1983) o vo mximo economicamente vivel de 150 metros, contudo segundoalguns outros autores, designadamente Fadn e Herrero (1995), a partir de vos da ordem dos 130metros o grande peso das aduelas condiciona fortemente a versatilidade do processo construtivo.

    O processo construtivo consiste basicamente na instalao sequencial de pares de aduelas pr-fabricadas simetricamente a partir de um pilar, sendo as vrias aduelas pr-fabricadas ligadas estrutura atravs de cabos de pr-esforo. Os tramos em consola so, numa fase final, ligados, a meiovo, atravs da betonagem de uma aduela de fecho e da aplicao de um sistema de pr-esforo

    adicional, alcanando-se assim a continuidade entre consolas.

    Este mtodo construtivo teve a sua primeira aplicao em 1962, com construo da ponte Choisy-le-Roy, sobre o rio Sena (Frana). Esta foi construda com recurso a uma grua flutuante que instalava asaduelas de modo equidistante de cada lado dos pilares (Rodrigues, 1996).

    Neste mtodo existem trs solues construtivas: recurso a grua, a guinchos de elevao e lanadeirade aduelas.

    2.4.3.2. Elevao por grua

    Consiste numa soluo bastante simples em que apenas necessria uma grua para elevarindividualmente cada aduela directamente na frente da consola (Figura 2.12 e 2.13.). logicamenteum procedimento construtivo que requer baixo capital de investimento no que diz respeito aoequipamento de colocao de aduelas. Contudo este procedimento est fortemente condicionado porvrios factores como a altura da superestrutura, acessibilidade e condies de operao no local deobra.

    Na construo da ponte Vasco da Gama, concretamente do Viaduto da Expo, foi adoptada estametodologia construtiva (Figura 2.12.). O viaduto com 672 metros foi construdo a partir de aduelaspr-fabricadas colocadas de modo equidistante de cada lado dos pilares, com recurso a gruasinstaladas em barcos. Os trabalhos foram dirigidos pela Campenon Bernard SGE(http://www.vinci.com).

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    Fig.2.12. - Colocao da aduela 0 com recurso a uma grua (West Rail, Hong Kong ,1999-2002).

    Fonte: VSL Internacional

    Fig.2.13. - Colocao de uma aduela com recurso a uma grua (West Rail, Hong Kong, 1999-2002).

    Fonte: VSL Internacional

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    Fig.2.14. Construo do viaduto ExpoFonte: Campenon Bernard SGE

    2.4.3.3. Recurso a guincho de elevao

    Neste procedimento os dispositivos de elevao so colocados na parte superior da extremidade dasconsolas em construo e vo avanando medida que a superestrutura vai sendo construda (Figura2.15 e 2.16.). Os dispositivos de elevao geralmente esto equipados com uma plataforma auxiliarsituada ao nvel da superestrutura, como visvel na Figura 2.15., que facilita a aplicao do sistemade pr-esforo longitudinal e a eventual resina epoxi entre juntas.

    Fig.2.15. - Elevao de uma aduela com recurso a guinchos de elevao (West Tsing Yi, Hong Kong, 2004-2005)

    Fonte: VSL Internacional

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    Fig.2.16. - Elevao da ltima aduela do tramo com recurso de guincho de elevao (West Tsing Yi, Hong Kong2004-2005).

    Fonte: VSL Internacional

    2.4.3.4. Lanadeira

    Esta soluo consiste no uso de uma lanadeira que permite a instalao de aduelas, deslocando-seautonomamente de tramo em tramo. Tipicamente corresponde soluo construtiva mecanicamentemais complexa e com maior impacte visual (Figura 2.17.).

    Habitualmente vem equipada com dois guinchos que permitem movimentar as aduelas. As actuais

    lanadeiras so capazes de operar numa grande variedade de vos e com variveis raios de curvatura.O fornecimento de aduelas lanadeira poder proceder-se pela superestrutura j executada ou atravsda elevao destas de um nvel inferior (solo ou barco) (Figura 2.18.).

    Fig.2.17. - Construo por avanos sucessivos com recurso a uma lanadeira superior (Shenzhen WesternCorridor Project , Hong Kong).

    Fonte: VSL Internacional

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    Fig.2.18. - Construo por avanos sucessivos com recurso a uma lanadeira superior (Shenzhen WesternCorridor Project, Hong Kong).

    Fonte: VSL

    2.4.4 CONSTRUO DE PONTES COM RECURSO A TIRANTES

    2.4.4.1 Princpio de aplicao

    A construo de pontes com recurso a tirantes pode-se proceder de vrias formas designadamente comrecurso a tirantes provisrios ou a tirantes definitivos.

    2.4.4.2. Tirantes provisrios

    O procedimento construtivo geral consiste na colocao sucessiva das aduelas por intermdio de umagrua (Figura 2.19.) ou de um guincho de elevao. A particularidade deste processo construtivo advmda forma como as aduelas so temporariamente pr-esforadas na sua posio final, que se procedeatravs de um sistema de cabos de suspenso e uma torre (Figura 2.19.). As aduelas encontram-setemporariamente assembladas atravs do referido sistema de tirantes at que o vo fique completo,altura em que se procede aplicao do pr-esforo longitudinal definitivo.

    Fig.2.19. - Construo com recurso a tirantes provisrios.

    Fonte: Jacques (2004)

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    2.4.4.3. Tirantes definitivos

    Atravs da aplicao de tirantes possvel alcanar os grandes vos atravs da tecnologia de aduelaspr-fabricadas, nomeadamente vos superiores a 400 metros. Na Figura 2.20. pode-se observar aconstruo de uma ponte em que um dos vos principais tem um comprimento de 398 metros.

    Segundo Madani (2006), o comprimento de vo econmico est compreendido entre os 150 a 450metros.

    A superestrutura poder ser dimensionada por exemplo considerando dois planos de tirantes com umaviga caixo em linha com cada plano. Tambm possvel considerar apenas um plano de tirantes comuma viga ou duas vigas caixo ligadas transversalmente por vigas em cada ponto de ancoragem de umtirante (fib Commission 6, 2004).

    Fig.2.20. Construo de uma ponte atirantada (Industrial Ring Road, Bangkok, 2005-2006).

    Fonte: VSL Internacional

    Em Portugal foi construda uma ponte atirantada com aduelas pr-fabricadas (contudo compsitas, nototalmente de beto). Foi a primeira ponte portuguesa de aduelas pr-fabricadas a ser dimensionada econstruda tendo por base a tecnologia nacional (Reis, Oliveira, 2004).

    Fig.2.21. Vista geral da Ponte Europa, Coimbra (Maquete).

    Fonte: (Reis, Oliveira, 2004)

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    3ESPECIFICIDADES CONSTRUTIVASDE PONTES DE ADUELAS PR-FABRICADAS

    3.1. METODOLOGIA DE PR-FABRICAO DE ADUELAS

    3.1.1. GENERALIDADES

    A construo de pontes com aduelas pr-fabricadas possui muitos pontos em que se superioriza construo por betonagem das aduelas in-situ, devido em grande parte s vrias caractersticasintrnsecas ao processo de pr-fabricao. Neste as aduelas podem ser produzidas em cenriosindustriais, sobre um apertado controlo de qualidade. Para alm desta, existem muitas mais vantagensassociadas a esta tecnologia, as quais sero oportunamente abordadas ao longo desta dissertao.

    Originalmente, numa situao de construo por aduelas pr-fabricadas, o empreiteiro apenas tinha

    duas solues: pr-fabricava as aduelas no local da obra ou estabelecia a determinada distncia umafbrica de aduelas. A escolha dependia principalmente das restries do local ou do peso das aduelas.O estaleiro de pr-fabricao era organizado como parte integrante de todo o projecto, incluindo oscustos de instalao, operao e desmantelamento.

    Actualmente em determinados pases, com o crescente desenvolvimento desta metodologia construtivae crescente envolvimento da indstria da pr-fabricao, uma nova opo surgiu aos empreiteiros: apossibilidade de todas as questes operacionais serem adjudicadas a uma entidade prpria de pr-fabricao. Esta nova filosofia permitiu cortar custos, melhorar a qualidade de construo e oferecerum processo mais fivel com menores riscos associados (Palmer, 2004).

    No que concerne tecnologia de pr-fabricao a adoptar existem, essencialmente duas solues:

    linhas longas de fabrico e linhas curtas de fabrico. A deciso sobre qual soluo adoptar estdependente, entre outros factores, da rea disponvel na proximidade da obra e das caractersticasgeomtricas das aduelas. Adicionalmente, e porque so equipamentos que exigem um considervelinvestimento inicial, a soluo a adoptar recai muitas vezes, na tecnologia para a qual os empreiteirosj possuem os equipamentos necessrios e experincia acumulada.

    3.1.2 LINHAS CURTAS DE FABRICO

    A metodologia base deste processo consiste na fabricao de cada segmento nas chamadas clulas depr-fabricao. Estas clulas so constitudas por um espao livre onde se betona, por cofragem

    exteriores ajustveis e por uma cofragem inferior movvel e ajustvel (Figura 3.1.) (Combault, 2004).

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    Fig.3.1. Esquematizao de uma clula de pr-fabricao.Fonte: adaptado de VSL Internacional.

    Fig.3.2. Linha curta de pr-fabricao, Kisosasen Bridge, Japo.Fonte: (VSL Internacional).

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    Fig.3.3. Montagem da clula de pr-fabricao, ajuste da cofragem interior.Fonte: (VSL Internacional).

    O processo de pr-fabricao ilustrado na figura 3.4. e pode ser descrito da seguinte forma(Rodrigues, 1996; Mathivat, 1980; Rotolone, 2007):

    As aduelas so fabricadas individualmente num local fixo, usando moldes metlicos estacionrios comas dimenses apropriadas e betonando um segmento contra o anterior, de forma a obter-se uma juntaconjugada. Aps a nova aduela betonada ter adquirido a resistncia suficiente (e.g. 15 a 20 MPa), aaduela completa no ciclo anterior, usada como aduela de contra-molde (cofragem numa dasextremidades do actual processo), movida para o estaleiro e a aduela recentemente betonada deslocada para o seu local. A plataforma de apoio da aduela que foi para o estaleiro reciclada e

    colocada na zona de betonagem. O novo segmento que agora serve de contra-molde (cofragem) ajustado de acordo com o traado e alinhamento da superestrutura. As armaduras de reforo e todosdispositivos referentes ao pr-esforo so colocados na zona de betonagem. Posteriormente ascofragens so adaptadas e ajustadas contra a cofragem posterior (cofragem fixa) e o segmento contra-molde. Por fim, betonado novo segmento. Esta sequncia pode ser observada nas figuras 3.5. a 3.8.(Combault, 2004).

    Fig.3.4. Esquematizao do processo pr-fabricao linha curta de fabrico.Fonte: adaptado de Combault (2004).

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    A sequncia de um ciclo de fabrico pode ser observada, mais detalhadamente, nas seguintes figuras(VSL Internacional Ltd.):

    Fig.3.5. Fase 1 - Processo pr-fabricao linha curta de fabrico.Fonte: (VSL Internacional).

    i. Registo das caractersticas geomtricas da aduela produzida;ii. Remoo do sistema de cofragem.

    Fig.3.6. Fase 2 - Processo pr-fabricao linha curta de fabrico.

    Fonte: (VSL Internacional).

    iii. Remoo da aduela de contra-molde para a zona de armazenamento;iv. Deslocamento da ltima aduela produzida para a posio de contra-molde e de seguida

    realizao dos necessrios ajustes geomtricos;

    Fig.3.7. Fase 3 - Processo pr-fabricao linha curta de fabrico.Fonte: (VSL Internacional).

    v. Reposicionamento do tabuleiro de betonagem com os devidos ajustes;vi. Instalao da armadura constituinte da aduela a fabricar;

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    Fig.3.8. Fase 4 - Processo pr-fabricao linha curta de fabrico.Fonte: (VSL Internacional).

    vii. Instalao do sistema de cofragem exterior;viii. Execuo da betonagem da aduela;

    Toda a operao descrita pode-se processar num curto espao de tempo. Facilmente se alcanamrcios de produo de uma aduela por dia, por clula de produo. Normalmente este rcio definidopelo tempo de cura do beto de cada nova aduela (Combault, 2004).

    O beto normalmente utilizado do tipo auto-compactvel. Ter de ser um beto com determinadaspropriedades que lhe permita preencher correctamente todos os espaos, inclusive nos locais maisdifceis, sem que seja necessrio efectuar a sua vibrao, no sentido de acelerar o seu processo defabrico. Importa referir que, por vezes necessrio betonar aduelas com at 6 metros de altura, combainhas de pr-esforo interior, o que acarreta cuidados especiais a esta operao. O beto semprealvo de um ensaio prvio de fluidez.

    Para superestruturas correntes comum prescrever uma resistncia compresso do beto a 12 horas

    de 20 MPa para ser descofrado e uma resistncia caracterstica aos 28 dias de 40 MPa. Por vezes,utilizam-se betes de resistncias compresso superiores, at 60 MPa.

    Esta tecnologia consegue adaptar-se a vrios tipos de tabuleiros designadamente rectos, comalinhamentos curvos em planta e perfil, atravs de translaes e rotaes das aduelas quetemporariamente servem de molde s aduelas a betonar (Figura 3.9.) (Rodrigues, 1996). Osequipamentos correntes permitem realizar raios mnimos de curvatura em planta da ordem 80 metros.

    Para o correcto desenrolar do processo de pr-fabricao de uma superestrutura necessrio procedera um rigoroso controlo geomtrico dos vrios segmentos que vo sendo fabricados, por forma a que secumpra o alinhamento especificado no projecto. No subcaptulo 3.3 esta temtica ser aprofundada.

  • 7/30/2019 Bom Penso Eu

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    Construo de Pontes com Aduelas Pr-fabricadas

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    Fig.3.9. Esquematizao do processo de definio geomtrica, em planta e em