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FEUP Projeto da Ponte de São João

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Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Ponte de São João Característica da obra da Ponte de São João

Mestrado Integrado de Engenharia Civil

Porto, novembro 2014

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Tema: Ponte de São João

Subtema: Características da obra da Ponte de São João

Orientadores: • Supervisor: Professor Francisco Piqueiro -‐ [email protected] • Monitora: Beatriz Lello – [email protected]

Equipa: • Adriano Ramos -‐ [email protected] • André Vidal – [email protected] • Ângelo Marinho – [email protected] • Beatriz Ribeiro – [email protected] • Duarte Costa – [email protected] • Fábio Bravo – [email protected] • Francisco Miranda – [email protected]


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Agradecimentos: Ao supervisor Professor Francisco Piqueiro e à monitora Beatriz Lello.

Em especial, ao Engenheiro Luís Afonso, engenheiro da empresa de construção Soares da Costa, que nos disponibilizou do seu tempo para responder a dúvidas relevantes sobre o Projeto da Ponte de São João.

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Resumo A Engenharia nasceu a partir dos engenhos e saberes alcançados com o decorrer dos tempos, com os nossos antepassados, mestres e construtores da Antiguidade, Idade Média e Moderna. Todas estas conquistas alcançadas influenciaram o modo de vida das sociedades e é graças à engenharia civil e à herança dos testemunhos materiais, erguidos ao longo dos tempos, que hoje podemos dizer que vivemos numa Civilização moderna. O presente relatório, realizado no contexto da unidade curricular Projeto FEUP, pretende abordar o projeto da Ponte de São João. Baseando-‐se assim neste tema, será apresentado um estudo sobre a história que o envolve e as suas características, assim como as diferentes especialidades e inovações da engenharia presentes na obra. À parte disso, serão também referenciados alguns dados do orçamento que estiveram por trás da construção, assim como, as empresas responsáveis e o visionário da obra, o engenheiro Edgar Cardoso.


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Indicie:

Agradecimentos pag. 3

Resumo pag. 4 1. Introdução pag. 6 2. Desenvolvimento: pag. 7

2.1. História da Ponte de São João pag. 7 2.2. Estrutura (dados específicos da sua construção) pag. 9 2.3. Condicionantes da Obra pag.11 2.4. Características tecnológicas da Ponte de São João pag. 12 2.5. Técnicos responsáveis pela obra pag. 13

2.5.1. As empresas que fizeram parte da construção da Ponte pag.13

2.5.2. O idealista da Ponte pag.14 2.6. Travessia ferroviária do rio Douro, ao longo dos tempos pag.16

3. Conclusão pag. 17 4. Referências bibliográficas pag. 18

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1. Introdução No âmbito da unidade curricular de projeto FEUP, foi proposto a realização de um trabalho sobre a ponte de São João. Os objectivos deste trabalho são apresentar o projeto da ponte de São João, a história do projeto, a travessia ferroviária sobre o Douro ao longo dos tempos, as suas características, qual o papel das diferentes especialidades de engenharia, quem foram os técnicos intervenientes e em que consistem os projetos. A metodologia utilizada foi a pesquisa bibliográfica, enriquecida com uma entrevista ao Engenheiro Luís Afonso, engenheiro na empresa de construção Soares da Costa.


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2. Desenvolvimento 2.1. História da Ponte de São João

A Ponte D. Maria satisfez as necessidades de ligação ferroviária norte-‐sul durante algumas décadas, mas o rápido desenvolvimento de toda a região Norte e, do Porto em particular, levaram aos primeiros estudos dessa infraestruturas, de que serviu de exemplo a ideia de ponte mista(em 1950) na zona da Arrábida, que obrigava a via férrea a atravessar toda a cidade. Entretanto os anos passavam e a velha Ponte de Eiffel, não permitia às modernas máquinas ultrapassar os 20 km/h e com cargas limitadas, já que fora concebida para outras solicitações. As limitações de carga, velocidade e existência de via única na Ponte Maria Pia criavam dificuldades no escoamento do intenso tráfego ferroviário da Linha do Norte. Desta forma desde 1945 que era equacionada a construção de uma nova ponte no local posteriormente ocupado pela Ponte da Arrábida com vocação rodo e ferroviária. No entanto na década de 50 foi decidido reservar este local para uma travessia exclusivamente rodoviária e construir uma nova ponte ferroviária numa localização mais a montante. Em 1966, a Companhia de Caminhos de Ferro Portugueses planeia a duplicação da via entre as Estações de General Torres e Porto-‐Campanhã, com a travessia do Douro assegurada por uma ponte metálica de traço semelhante à Ponte da Arrábida, com reaproveitamento do cimbre metálico da mesma. . Desta forma, o anteprojeto da Ponte foi entregue ao engenheiro Edgar Cardoso. Devido aos elevados custos da obra, estimados em 120 milhões de escudos, a companhia dos Caminhos de Ferro Portugueses teve de optar por esperar que o III Plano de Fomento, que seria realizado entre 1968 e 1973, disponibilizasse os fundos necessários a este projeto, ou esperar que algum empreiteiro aceitasse a obra, apenas recebendo o pagamento na altura do III Plano de Fomento. Este novo concurso teve um final problemático que culminou na sua anulação em 1978. Cinco anos depois a obra é considerada imprescindível e o então Ministro da Habitação, Obras Públicas e Transportes decide abrir um novo concurso, desta vez tendo como solução preferencial um pórtico múltiplo contínuo em betão armado pré esforçado. Em 1984, e após o governo ter criado o Gabinete da Nova Ponte Ferroviária sobre o Douro (mais tarde chamado Gabinete do Nó Ferroviário do Porto), abriu-‐se concurso internacional para o projeto da nova ponte e dos seus acessos. O concurso foi ganho pelo projeto do professor Edgar Cardoso em Junho desse mesmo ano.

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Finalmente a inauguração ocorreu no dia de S. João, a festividade mais importante da cidade, 24 de junho de 1991.

Imagem 1 – Ponte de São João


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2.2. Estrutura (dados específicos da obra)

A estrutura da ponte consiste em três vão apoiados em dois majestosos pilares, fundados no leito do rio junto de cada uma das margens. O vão principal da ponte de São João é considerado o maior do mundo, com 250m de comprimento. Os pilares são ocos, com paredes de 1 m de espessura, sendo a sua forma constantemente variável entre uma secção de coroa circular com 12 m de diâmetro exterior, na base, e uma secção rectangular com 6.7x5.0 m, 45 m acima. A ponte de São João é a única ponte ferroviária do mundo, em que um comboio, se descarrilar, não caí. Antes de se construir a ponte foram tomadas considerações em relação ao leito do rio Douro. Identificando o melhor sítio para se construir uma ponte. Assim, tomou-‐se atenção onde se iriam fazer as ligações da ponte; como diminuir, ao máximo, o vão; onde se poderia fazer as fundações por causa dos acessos, praias fluviais, caminhos de acesso à obra, serviços públicos e cruzamento com vias inferiores; e analisar a que distância estarão das outras pontes. Neste projeto, ocorreram complicações que tiveram que ser analisadas e contornadas de diferentes formas, até se conseguir o resultado pretendido. A fundação da ponte foi uma delas, porque segundo o Engenheiro Luís Afonso “não era fácil executar uma fundação ali”. Foi construído um terceiro pilar, com menor altura que os reais, de modo, a ser utilizado como um ensaio, para verificarem se os pilares atuais iriam resistir à erosão das correntes do rio e outros obstáculos que poderiam pôr em causa a firmeza da ponte. Quando a obra se deu por acabada, preço inicial foi bastante diferente do preço final. Isto porque, nunca teria sido feito uma ponte de tal dimensão, em comparação aos tempos que decorriam. No entanto, os acidentes na obra, as experiências e as alterações, tudo isso contribuiu para o aumento do preço da ponte. O projeto foi desenvolvido à medida que a ponte era construída, pois não foram realizados desenhos da obra. Em consequência, foi construído um laboratório com o propósito de se realizarem experiências conforme a sua evolução.

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Caraterísticas Importantes

Data de Conclusão 1991 Valor 92.500.000€

Quantidades de trabalho Betão 110.000 m3

Aço Betão armado 18.000 t

Pré-‐esforço 28.000.000 tfm

Escavações 350.000 m3

Via férrea 8.700 m

Visionário da Obra Engenheiro Edgar Cardoso

Dono da Obra

Gabinete do Nó Ferroviário do Porto,

Secretaria de Estado das Obras Públicas

Construção

Consórcio FERDOURO-‐ACE, constituído

pelas empresas: Soares Da Costa, Teixeira

Duarte, OPCA E Ilídio Monteiro

Imagem 2 – Pilar em construção

Tabela 1 – Informação importante sobre a obra


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2.3. Condicionantes da Obra

Não só a eficiência da construção tem de ser máxima como a monitorização tem de ser constante. Desta forma é necessário controlar a evolução de diversos factores, sejam patológicos, ambientais ou antro-‐pogénicos, que podem estar na origem de deterioração destas estruturas. A corrente de um rio, com a deslocação de sedimentos pode descalçar as sapatas ou expor em demasia os pilares; os próprios pilares podem ficar erodidos pela passagem de águas e com os caudais; mas também toda a dinâmica de tráfego ferroviário numa ponte pode influenciar o modo como esta evolui, pelas vibrações e cargas que transmite às estruturas. Várias podem ser as causas para o acontecimento de tragédias neste tipo de construções. Um dos casos mais emblemáticos em Portugal ocorreu na Ponte Hintze Ribeiro em Entre-‐os-‐Rios. A extração de areia no local poderá ter sido um dos factores que contribuiu para a queda da ponte, provocando uma alteração nas correntes do rio e, consequentemente, os pilares ficaram mais vulneráveis perante a ação de erosão das águas. É, portanto, necessário o trabalho conjunto de técnicos especializados nas mais diversas áreas da engenharia. Especialistas para contrariar os condicionamentos da hidráulica (estudo do leito do rio, situações de máxima cheia e infra-‐escavações dos pilares), das vias de comunicação (traçado da via ferroviária, ou seja, as inclinações de cada faixa, as inclinações de cada curva, as diretrizes, o perfil transversal, a largura dos passeios e como movimentar-‐se sobre uma ponte), dos materiais de construção (materiais que se podem usar na obra, utilizando um estaleiro como zona de armazenamento), da estrutura (define-‐se pelo projeto da ponte, ou seja, depende dos estudos das vias de comunicação, da localização da obra, da hidráulica e dos materiais a utilizar), da geotecnia (consiste nas condições de fundação à superfície ou em profundidade, contribuindo para a sua execução e, por consequência, depende do peso da ponte), ambiental e integração paisagística (interferências na envolvente durante a construção, ruído do tráfego e o impacto de paisagem) e da construção civil (consiste em construir o que consta em projeto, respeitando as técnicas construtivas e as normas técnicas vigente, existindo uma fiscalização e gestão da obra).

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2.4. Características tecnológicas da Ponte de São João

O sistema construtivo adoptado para a obra foi arrojado e inovador -‐ cofragem deslizante -‐ e hoje em dia é um sistema padrão da construção mundial.

Este sistema inovador impossibilita que ao acontecer um acidente na mesma ponte as carruagens se encavalitem umas em cima das outras, fazendo com que deslizem pela ponte fora.

Os serviços de alta velocidade que circulam por esta ponte, nas deslocações de e para a Estação Ferroviária de Porto/Campanhã, é o terminal da ligação ferroviária de alta velocidade. Porém, para permitir a passagem de composições deste tipo, foram necessárias algumas modificações nas vias.


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2.5. Técnicos responsáveis pela obra 2.5.1. As empresas que fizeram parte da construção da ponte A ponte de São João foi projetada pelo engenheiro Edgar Cardoso e a sua construção foi efectuada pelo consórcio FERDOURO – ACE.

A FERDOURO-‐ACE era constituída por 4 empresas, inicialmente: Soares da Costa, Teixeira Duarte, OPCA e Ilídio Monteiro. Mas o consórcio acabou por ser constituído apenas por 3 destas empresas: Soares da Costa (45%), Teixeira Duarte (45%) e OPCA (10%).

Um consórcio consiste em fornecer o melhor que cada empresa tem na obra. Logo, todas as empresas trabalharam por igual na obra, fornecendo os melhores recursos que tinham.

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4.5.2. O idealista da obra Edgar António Mesquita Cardoso (Resende, Resende 11 de Maio 1913 – 5 de Julho 2000), foi um engenheiro de pontes portuguesas no século XX.

Formado em engenharia civil na FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto), foi professor universitário e projetou algumas das mais belas pontes portuguesas:

Obra Local

Ponte de São João Porto

Ponte de Mértola Mértola

Ponte de Santa Clara Coimbra

Ponte da Arrábida Porto

Ponte Governador Nobre de Carvalho Macau

Ponte do Vale da Ursa Castelo Branco

Ponte Edgar Cardoso Figueira da Foz

Ponte de Xai-‐Xai Moçambique

Ponte Sarmento Rodrigues Guarda

Viaduto de Vila Franca de Xira na A1 Lisboa

Extensão da pista de aterragem do aeroporto da Madeira

Funchal

Ponte de Mosteirô Douro (entre Baião e Cinfães)

Nas memórias do Engenheiro Edgar Cardoso, sempre foram recordadas a Ponte de Mosteirô, uma das primeiras pontes que projetou, a Ponte da Arrábida e a sua última obra, a Ponte de São João.

O Engenheiro Edgar Cardoso dizia que em todos os rios, há um sitio que foi feito para ter uma ponte e que é preciso encontra-‐lo. E de facto, nos lugares ou em fotografias aéreas, podemos verificar o impressionante acerto topográfico e sentido de pertença das suas pontes.

Edgar Cardoso pertence a um tempo em que a engenharia, como tudo o resto, podia ser praticada com maior romantismo e liberdade, face ao cumprimento de regras ou


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regulamentos em vigor. A ponte de São João é disso um exemplo, e também por isso a execução da obra está cheia de peripécias que terminou com a ausência do Engenheiro Edgar Cardoso.

Em qualquer dos casos, o diálogo entre a Ponte de Maria Pia e a Ponte de São João é uma das marcas mais eloquentes da urbanidade portuguesa. Entre a filigrana de ferro e a “pintura” de betão, entre o sombrio metálico e uma luz branca e esguia, são duas pontes terrivelmente elegantes, embora distantes de um século.

A Engenharia, especialmente de Edgar Cardoso, resulta do engenho, da economia e da matemática, não deixando de ter muitos segredos por descobrir.

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2.6. Travessia ferroviária do Rio Douro, ao longo dos tempos

1864 -‐ Sousa Brandão estuda a ligação ferroviária entre Porto e Braga -‐ foi coadjuvado por Pedro Inácio Lopes, futuro Director da Companhia Real dos Caminhos de Ferro Portugueses. 1867 -‐ O Governo autoriza a construção das Linhas do Minho e Douro por conta do Estado. 1872 -‐ O Eng. Pedro Inácio Lopes é nomeado responsável pelos estudos do traçado da 5ª secção da linha do Norte – atravessamento do Douro -‐ para a conclusão da Linha do Norte e ligação com a rede do Minho e Douro. 1874 -‐ O primeiro Plano Geral de caminhos-‐de-‐ferro foi pedido à Junta Consultiva de Obras Públicas. Portaria comunicando à Companhia Real dos Caminhos de Ferro que a Estação Central do Porto (Campanhã) será construída por conta do Governo. 1875 -‐ Início da construção da Ponte D. Maria Pia sobre o Rio Douro, na Linha do Norte. Abertura à exploração do troço entre Ermesinde e Penafiel, na Linha do Douro. O primeiro comboio a norte do Douro entre Pinheiro-‐Campanhã e Braga 1877 -‐ Inauguração da Ponte Maria Pia sobre o Rio Douro, na Linha do Norte. 1880 -‐ Abertura à exploração do troço entre Régua e Ferrão, na Linha do Douro. Abertura à exploração do troço entre Ferrão e Pinhão, na Linha do Douro. 1883 -‐ Abertura à exploração do troço entre Pinhão e Tua, na Linha do Douro. 1887 -‐ Abertura à exploração do troço entre Tua e Pocinho, na Linha do Douro. 1896 -‐ Inauguração da Linha Urbana do Porto – Campanhã e Porto/S. Bento. 1916 -‐ Estação de Porto S. Bento inaugurada pela Direção dos Caminhos de Ferro do Minho e Douro. Projeto de José Marques da Silva e decoração azulejar de Jorge Colaço. 1963 -‐ É encomendado a Edgar Cardoso o anteprojeto da nova ponte ferroviária sobre o Douro. 1971 -‐ Encerramento da Estação Porto S. Bento ao tráfego de mercadorias. 1987 -‐ Foram criados os Gabinetes dos Nós Ferroviários de Lisboa e do Porto, este último a partir do Gabinete da Nova Ponte Ferroviária sobre o Douro. 1991 -‐ É inaugurada a nova travessia ferroviária do Douro pela Ponte de S. João. 1995 -‐ Abertura à exploração da via dupla entre Ermesinde e Valongo. Início da duplicação da Linha do Douro.


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3. Conclusão Neste trabalho abordamos a Ponte De São João, de modo, a poder apresentar-‐se, a sua história, as suas características tecnológicas, o papel das diferentes engenharias, quem foram os técnicos, explicar como é feita a travessia ferroviária sobre o rio Douro ao longo dos tempos e, em que consistem os projetos. Este projeto permitiu-‐nos aprofundar os nossos conhecimentos sobre a Ponte De São João e aperfeiçoar e desenvolver as nossas competências de investigação.

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4. Referências Bibliográficas

Trabalho – “PONTES” de José J. Oliveira Pedro. IST -‐ DECivil -‐ Secção de Mecânica Estrutural e Estruturas. Engenharia Civil e Ambiente. Dezembro de 2007 (https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/downloadFile/3779571709072/LReisECA%20-‐%20Pontes.pdf)

Trabalho – “As Pontes do Porto” de Manuel de Azeredo. Edição de Junho 1998 (http://paginas.fe.up.pt/~azr/pontes/) Biblioteca – “As Pontes do Porto: História de uma paixão” de Manuel de Azevedo e Maria Augusta Azeredo Biblioteca – “As pontes do Porto” de Paulo Jorge de Sousa Cruz e José Manuel Lopez Cordeiro Biblioteca – “Pontes dos Rios Douro e Tejo” de António Vasconcelos

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