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NOVA PONTE FERROVIÁRIA SOBRE O RIO UMBELÚZI, MOÇAMBIQUE

Tiago Mendonça1, Manuel Almeida1 e Bruno Rodrigues1

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Sumário

Esta comunicação descreve os aspectos relacionados com o projeto e a construção da nova ponte ferroviária sobre o Rio Umbelúzi na Linha de Goba, ao Km 37+700, junto à localidade de Boane, em Moçambique. A linha de Goba permite a comunicação entre o porto de Maputo e a Suazilândia, sendo utilizada para o transporte de mercadorias e passageiros.

A ponte existente apresenta estado avançado de deterioração dos materiais, resultante de dificuldades de manutenção, actos de sabotagem, embate de composições e desgaste decorrente da sua exploração. O custo-beneficio de uma intervenção de reabilitação da ponte existente relevou-se bastante desfavorável, tendo-se optado pela realização de uma nova obra de arte.

1 INTRODUÇÃO

A ponte sobre o Rio Umbelúzi encontra-se ao Km 37+700 da Linha de Goba, entre o porto de Maputo e a Suazilândia. Esta infra-estrutura é gerida pelo Portos e Caminhos-de-Ferro de Moçambique (CFM).

A ponte existente foi inicialmente idealizada com seis vãos de 60m, apoiados em cinco pilares e dois encontros de alvenaria. No início dos anos 60 foram introduzidos seis pilares em betão armado para reduzir os vãos para metade e consequentemente, aumentar a capacidade de carga da ponte.

Na sequência dos danos causados pelas cheias de 1984, os pilares construídos nos anos 60 ficaram danificados, tendo sido novamente alteradas as condições de apoio através da execução de torres de suspensão dos tabuleiros no local dos pilares danificados, passando a comportar 8 tramos (2x30m+4x60m+2x30m=360m). O reforço do tabuleiro foi conferido por cabos de pré-esforço contínuos a passar a meio vão em selas de desvio e na zona mais elevada nas torres apoiadas nos pilares de alvenaria (P2 a P6).

Fig. 1: Linha de Goba – Ponte de Boane sobre o rio Umbelúzi. Tabuleiro inferior executado em viga caixão treliçada suspensa por tirantes.

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A obra existente encontra-se num estado de deterioração avançado, não só resultante da falta de manutenção, como devido a embates sucessivos de comboios em elementos estruturais, tendo provocado o seu seccionamento e/ou empenamento.

A capacidade de carga da ponte existente foi analisada para a tonelagem e estado actuais da obra e para a tonelagem objectivo. Uma vez que a capacidade de suporte da ponte não permite dar resposta às actuais solicitações nem ao aumento de tonelagem pretendido para a linha, e que as obras de reforço seriam extremamente onerosas e de difícil execução, pois incluiriam reparações profundas nomeadamente a substituição de tirantes e reforço generalizado de elementos da treliça-caixão, os CFM optaram por realizar uma nova ponte sobre o rio Umbelúzi.

2 PRINCIPAIS CONDICIONAMENTOS

A nova ponte efectua a travessia sobre o Rio Umbelúzi, numa zona onde o vale é pouco acentuado.

As sondagens identificaram a existência de depósitos aluvionares à superfície e inferiormente a presença de maciços rochosos de natureza basáltica da formação de Movene, Jurássico, a profundidades médias de 20m.

O nível de máxima cheia que foi considerado no projecto corresponde a um período de retorno de 1000 anos. A geometria adoptada possibilita um tirante de ar de aproximadamente 1.0m.

3 INSPECÇÃO

A inspecção visual de Janeiro de 2012 foi realizada com o intuito de proceder a um levantamento visual das anomalias existentes na ponte.

Esta fase de avaliação da obra permitiu caracterizar as anomalias mais graves e identificar eventuais condicionalismos a meios e técnicas de reparação e reforço estruturais.

Fig. 1: Deslocamentos e fendas nos muros de avenidas dos encontros

Fig. 2: Anomalias detectadas: “rendilhado” devido a corrosão generalizada

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Fig. 3: Anomalias detectadas: embates em travessas e seccionamento de elementos: rotura de trelis e corte

de elementos. Acumulação de minério em nós de ligação.

Fig. 4: Corrosão dos cabos de pré-esforço; Corrosão generalizada dos mastros de desvios dos cabos de pré-esforço

A obra existente apresenta problemas de gabarit vertical e horizontal o que motivou sérios embates na estrutura, nomeadamente, nas travessas superiores entre vigas, conforme ilustrado nas figuras seguintes.

Fig. 5: Pormenor dos elementos danificados devido a embate na estrutura

4 DESCRIÇÃO DA NOVA PONTE

4.1 Tabuleiro

A nova ponte localizar-se-á 15m a jusante da travessia existente. É uma estrutura contínua com 4 vãos centrais de 60m (“Fig. 7”), tal como foi adoptado na concepção original, com novos pilares dispostos no mesmo alinhamento transversal dos existentes. Os vãos de extremidade apresentam 50m de comprimento.

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GOBAMAPUTO

Fig. 6: Alçado da nova ponte mista aço-betão sobre o rio Umbelúzi com vãos centrais de 60m de extensão.

O tabuleiro é constituído por uma solução mista aço-betão, formada por duas vigas metálicas de alma cheia com altura constante igual a 2.7m e por uma laje de betão armado de espessura variável (“Fig. 8”). A via será balastrada.

Fig. 7: Secção Transversal sobre os pilares

A laje do tabuleiro é constituída por painéis pré-fabricados com 2.0m de comprimento e com a largura total do tabuleiro, à excepção das zonas juntos aos encontros e sobre pilares que serão betonadas “in situ”. Existem ainda zonas de acerto localizadas no meio vão da obra que serão betonadas “in situ”.

O funcionamento em secção mista é conferido para existência de conectores tipo stud com diâmetros de 19 e 22mm cujo posicionamento coincide com as caixas deixadas nos painéis pré-fabricados, betonadas em 2ª fase.

Para compensar as deformadas provocadas pela carga permanente do tabuleiro foram especificadas contraflechas com traçado parabólico.

O tabuleiro dispõe de carlingas afastadas de 5m materializadas por dois perfis IPE360, dispostos a alturas diferentes da viga e unidos por duas cantoneiras 80x80x8.

O sistema de travamento longitudinal e transversal do tabuleiro é conferido por cantoneiras 100x100x12, dispostas ao nível do banzo inferior das longarinas e que se cruzam entre carlingas.

Nos encontros será adoptada uma solução mista com carlingas de 1000mm de altura em viga metálica e o restante em betão armado. O banzo superior serve, assim, de cofragem às zonas betonadas in situ.

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Fig. 8: Secção Transversal sobre os encontros.

Para cumprir os limites regulamentares para os deslocamentos horizontais do tabuleiro, foi necessária a materialização de bloqueadores e aparelhos de dilatação de via que serão colocados nos encontros E1 e E2.

4.2 Pilares

Cada apoio intermédio da ponte é materializado por um único pilar de secção transversal composta por um rectângulo com 5.00m por 2.00m e por dois semi-circulos com =2.00m.

Os pilares estão fundados através de um maciço de encabeçamento com 7.50m por 7.50m com 2.50m de altura assente em 4 estacas com =1.50m.

Para redução dos riscos de erosão junto aos pilares foram previstos colchões de enrocamento em torno de cada pilar.

4.3 Encontros

O Encontro E1 é do tipo cofre, constituído por muro de testa e muros de avenida de espessura constante.

Este encontro está fundado directamente através de uma sapata com 15.0x7.30m com 1.20m de altura. Na extremidade da sapata, no lado de tardoz, tem um dente com 1.75m de profundidade que confere melhor resistência ao deslizamento para as acções horizontais. Este encontro fixa o tabuleiro longitudinalmente, para as acções rápidas, por intermédio de bloqueadores.

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MAPUTO

Fig. 9: Solução Encontro E1 – Corte e alçado

O Encontro E2 é do tipo aparente com muro de testa e mesa de apoio ao tabuleiro. Este elemento estrutural foi geometricamente definido e compatibilizado com um caminho existente que se optou por manter. O encontro transpõe o caminho existente, por meio de um pórtico com vão livre de 6.80m e gabarit de 5.50m. O montante de tardoz encontra-se transversalmente unido a muros de ala que permitem o suporte do volume de terras no tardoz dos encontros.

Este encontro encontra-se fundado sobre 6 estacas com 1.50m de diâmetro distribuídas sob a mesa do encontro e sob quer os muros de ala quer o montante de tardoz.

GOBA

Fig. 10: Solução Encontro E2 – Corte e alçado

5 TRAÇADO

A nova obra de arte encontra-se implantada, paralelamente e a jusante da existente, distanciada 15m, entre eixos longitudinais.

A concordância de traçado realizada a Norte, do lado de Maputo, situa-se a sensivelmente a 675m do encontro E1, no início da curva actual de aproximação com a obra de arte. A concordância a Sul, no lado de Goba, situa-se a aproximadamente a 550m do encontro E2.

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Consegue-se por este meio realizar a obra de arte e parte da nova linha, sem interferência no tráfego ferroviário actual.

6 PROCESSO CONSTRUTIVO

Dada a dimensão dos vãos, a profundidade e largura do leito do Rio Umbelúzi e a dificuldade de acesso ao leito do rio, a solução adoptada para montagem da superestrutura é a utilização da técnica de Lançamento Incremental.

O faseamento construtivo consiste em:

Execução de pilares e encontros em betão armado, com fundações profundas e tapetes de enrocamento;

Colocação de aparelhos provisórios, execução de murete guia e colocação do nariz de lançamento;

Lançamento da estrutura, incluindo painéis de laje, colocados sobre a estrutura a partir do 2º tramo;

Betonagem de solidarização de painéis e das caixas de conexão;

Finalização dos encontros e acabamentos.

Fig. 11: Processo construtivo por lançamento incremental da nova ponte mista sobre o rio Umbelúzi.

7 CONTROLO DE PRODUÇÃO

A estrutura metálica encontra-se a ser fabricada em oficina, em Portugal, por uma metalúrgica certificada com equipamento e pessoal especializado. O controlo e qualidade de produção são realizados continuamente aplicando as normas e práticas de execução em vigor.

Fig. 12 e 13 : Recepção das chapas e controlo de origem (Esq.); Controlo dimensional chapas (Dir.);

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Fig. 14 e 15 : Ensaios de ultra-sons às soldaduras (Esq); Controlo da espessura de película seca (Dir.);

A estrutura é transportada em troços por via marítima e assemblada em obra, atendendo ao faseamento construtivo especificado em projecto.

8 EMPREITADA

A Empreitada foi iniciada em Junho de 2015, encontrando-se em curso.

Até à data, encontra-se em execução as infra-estruturas da obra e a estrutura metálica em oficia. Apresenta-se de seguida algumas fotografias ilustrativas dos trabalhos já realizados.

Fig. 16 e 17 : Trabalhos de desmatação e escavação das fundações;

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Fig. 18 e 19 : Execução dos trabalhos de estacaria em profundidade;

Fig. 20 e 21 : Execução das fundações do Encontro E1 (à Esq.) e Encontro E2 (à dir.)

Fig. 22 e 23 : Execução das fundações e montagem das armaduras dos pilares;

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Fig. 24 e 25 : Trabalhos em oficina para fabrico da estrutura metálica do tabuleiro; Á esquerda corte das chapas; Á direita alguns trabalhos de soldadura.

9 CONCLUSÕES

A solução em estrutura mista com painéis pré-fabricados, atribui à nova obra de arte um enquadramento paisagístico leve e adequado e traduz-se numa solução de qualidade e de elevada rapidez de execução.

A execução da nova ponte fora do alinhamento da existente possibilita a realização da maioria dos trabalhos sem perturbação do tráfego ferroviário, factor que se assume preponderante face às condições de exploração da linha.

O método construtivo adoptado, por lançamento incremental, define-se como um método equilibrado técnica e financeiramente, face às condicionantes existentes.