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Projectos Internacionais de Pontes e Viadutos


Pedro N. Rebelo1 Carlos Frade2 João Martins3 Cátia Fernandes4

RESUMO No presente artigo é apresentada a experiência recente da Via Túnel PGF em projectos internacionais de pontes e viadutos. São apresentados 3 projectos: o Viaduto de Acesso ao Porto de Casablanca em Marrocos, os Viadutos do Metro Ligeiro de Superfície em Macau, e a Ponte de Kogo-Akalayong na Guiné-Equatorial. São referenciados os principais condicionamentos, normas e regulamentos aplicados, soluções estruturais e construtivas adoptadas, e os detalhes mais importantes do ponto de vista da concepção e cálculo estrutural. Realçam-se as principais diferenças encontradas em “projectar para fora de Portugal”. Palavras-chave: solução estrutural/construtiva, tabuleiro, pré-fabricação. 1. INTRODUÇÃO No âmbito do tema de BE2012 “Internacionalização da Engenharia Portuguesa”, apresentam-se 3 projectos recentes de pontes e viadutos elaborados na Via Túnel PGF, e exportados para 3 países geograficamente distintos: Marrocos, Macau e Guiné-Equatorial.

Figura 1 – Localização dos Países de Exportação

1 Viatunel PGF, Diretor Geral, Lisboa, Portugal. [email protected] 2 Viatunel PGF, Diretor Técnico, Lisboa, Portugal. [email protected] 3 Viatunel PGF, Eng.º Civil, Lisboa, Portugal. [email protected] 4 Viatunel PGF, Eng.ª Civil, Lisboa, Portugal. [email protected]


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O projecto do Viaduto de Acesso ao Porto de Casablanca foi elaborado em regime de concepção-construção com a SGTM – Société Générale des Travaux du Maroc, uma das maiores empresas de construção marroquinas. O Dono de Obra é o “ROYAUME DU MAROC – AGENCE NATIONALE DES PORTS”. O projecto consistiu em duas empreitadas distintas mas interligadas. A primeira a ser executada correspondeu à execução dum novo viaduto com 240m de extensão, correspondente à duplicação do viaduto existente na entrada nº4 do porto marítimo. A segunda fase da empreitada, já com o novo viaduto a funcionar, correspondeu à reabilitação do viaduto existente.

Figura 2 – Antes e depois da construção do Viaduto de Acesso ao Porto de Casablanca

O projecto dos novos Viadutos do Metro Ligeiro de Superfície de Macau (Taipa) foi elaborado em colaboração com as empresas PAL Asiaconsult e Profabril XXI e finalizado em 2011. O projecto é inserido numa grande empreitada lançada pelo Governo da Região Administrativa Especial de Macau, que no troço projectado designado C270, incluiu a construção de cerca de 3 km de viadutos. A sua construção iniciou-se em Fevereiro deste ano.

Figura 3 – Imagem 3D dos viadutos do futuro Metro Ligeiro de Superfície de Macau

O projecto da Ponte de Kogo-Akalayong na Guiné-Equatorial é realizado em regime de concepção-construção com a empresa portuguesa Etermar, e que tem como Dono de Obra a “REPUBLIQUE DE GUINEE EQUATORIALE”. A nova ponte com 688m de comprimento permitirá o atravessamento sobre o Rio Congue ligando as localidades de Kogo e Akalayong.


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Figura 4 – Ponte de Kogo-Akalayong na Guiné-Equatorial

2. VIADUTO DE ACESSO AO PORTO DE CASABLANCA, MARROCOS 2.1 Condicionamentos Os principais condicionamentos no desenvolvimento do projecto foram:

� Condicionamentos rodoviários associados à elevada intensidade de tráfego, essencialmente de veículos pesados, no acesso ao porto, com repercussões no faseamento construtivo da obra;

� Condicionamentos ferroviários face à necessidade de manter a normal circulação de comboios durante os trabalhos de construção do vão central do viaduto;

� Condicionamentos geológicos-geotécnicos caracterizados por más condições de fundação superficiais, que implicaram o recurso a fundações semi-profundas (pegões no viaduto sul) e profundas (estacas nos viadutos central e norte).

2.2 Normas e Regulamentos Para além dos Eurocódigos foi utilizada regulamentação francesa, habitualmente usada em projectos feitos para Marrocos, nomeadamente:

� Fascicule nº 61 – Conception, Calcul et Épreuves des Ouvrages D’Art – Titre II – de Charges et Épreuves des Ponts-routes;

� Règlement de Construction Parasismique (R.P.S. 2000); � AFPS 92 Recommandations (Association Française du génie parasismique).

Da regulamentação específica anterior destaca-se a sobrecarga rodoviária a considerar no dimensionamento do Viaduto, correspondente à passagem excepcional de um veículo militar com carga elevada (2x1100 = 2200kN). Salienta-se também a acção sísmica considerada no projecto, muito semelhante à preconizada pelo RSA. Conforme se observa no gráfico seguinte, as acelerações espectrais do sismo tipo II do RSA (epicentro a Sul de Portugal com maior proximidade a Marrocos) são praticamente coincidentes com as acelerações do RPS2000.


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Figura 5 - Espectro de resposta comparativo RSA / RPS2000

2.3 Soluções Estruturais/Construtivas O novo viaduto (duplicação do existente) entretanto já construído foi subdividido em 3 estruturas independentes (sul, central e norte) à semelhança da obra existente, perfazendo um total e 240m de comprimento. Os vãos correntes dos viadutos sul e norte são da ordem dos 15 a 17m. O viaduto central tem o vão principal com 38m comprimento sobre o atravessamento na linha férrea e 2 vãos de compensação de 22.5m.

Figura 6 – Corte longitudinal do viaduto de acesso ao Porto de Casablanca

Figura 7 – Vista geral do viaduto de duplicação


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A solução estrutural adoptada para o tabuleiro consistiu numa solução mista aço-betão com 1.20m de altura total. Os dois caixões metálicos são solidarizados superiormente por uma laje em betão armado, garantindo-se a conexão entre os dois materiais através de conectores metálicos dispostos na camada superior do caixão.

Figura 8 – Corte transversal tipo (duplicação/reabilitação)

A opção por esta solução estrutural justificou-se construtivamente pelos condicionamentos do local conforme indicado em 2.1. Os pilares são em betão armado de altura reduzida (entre 5 a 8m) e têm secção transversal rectangular, semelhantes ao viaduto existente. Face à sua elevada rigidez de flexão longitudinal foi necessário dispor aparelhos de apoio (“pot bearings”) fixos em geral, e unidirecionais nos encontros e pilares de transição. A reabilitação do viaduto existente consistiu nos seguintes trabalhos:

� Substituição dos aparelhos de apoio; � Alargamento do último troço do tabuleiro face ao necessário ajuste do traçado rodoviário na

frente norte da empreitada; � Incorporação de um passadiço metálico para passagem de peões; � Reforço estrutural à flexão vertical do tabuleiro no viaduto central, e; � Pintura geral da obra.

O reforço estrutural do tabuleiro do viaduto central justificou-se pela elevada vibração vertical existente. O reforço consistiu na incorporação de duas vigas metálicas e substituição integral da laje de solidarização superior. Foi feita também conexão aço-betão através da incorporação de conectores metálicos. A melhoria obtida no comportamento da estrutura do tabuleiro à vibração vertical observa-se nos dois gráficos seguintes.

Tabuleiro sem reforço

Tabuleiro com reforço

Figura 9 – Melhoria do comportamento do tabuleiro à vibração vertical (segundo o critério de aceitação do OHBC “Ontario Highway Bridge Code”)


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3. VIADUTOS DO METRO LIGEIRO DE SUPERFÍCIE, TAIPA – MACAU 3.1 Condicionamentos Os principais condicionamentos foram:

� Condicionamentos geométricos associados ao reduzido espaço disponível para execução da empreitada. Interferências complexas com as vias inferiores atravessadas. Destaca-se a proximidade com a zona do aeroporto e o Hotel China;

� Condicionantes construtivos resultantes do reduzido prazo para a execução da obra, e do pouco espaço disponível na ilha para implantação de estaleiro necessário a uma empreitada desta envergadura;

� Condicionantes geológicos-geotécnicos marcados por péssimas condições de fundação, habituais no território de Macau. Fundações muito profundas através de estacas com profundidades entre 30 a 70m;

� Condicionantes estéticos associados a viadutos inseridos em meio marcadamente urbano (relação altura/vão, definição de formas aparentes no tabuleiro, pilares, vigas de bordadura, etc).

3.2 Normas e Regulamentos O dimensionamento foi feito de acordo com a regulamentação habitualmente aplicada em Macau:

� Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes (Decreto-Lei nº 56/96/M de 16 de Setembro);

� Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado (Decreto-Lei nº 60/96/M de 7 de Outubro);

� Revisão do Capitulo IV – Acção sísmica do RSAEEP – 2008; � Cargas associadas ao sistema específico dos comboios da Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.

No caso em que a regulamentação é omissa aplicaram-se em geral os Eurocódigos. No caso particular da verificação da segurança na ligação entre aduelas pré-fabricadas, as chamadas “shear keys”, usou-se as recomendações da AASHTO (American Association of Highway and Transportation Officials). Pela importância que teve no dimensionamento estrutural dos viadutos destaca-se a acção do vento (possibilidade de ocorrência de furacão com V~ 250km/h), em detrimento da acção sísmica (acção acidental não condicionante). 3.3 Soluções Estruturais/Construtivas A extensão total dos viadutos é de 2770m. As estruturas foram em geral subdivididas em troços de viaduto com 4x35m=140m, tendo-se obtido no total da empreitada um total de 24 viadutos estruturalmente independentes.

Figura 10 – Alçado tipo dos viadutos do metro de superfície de Macau

Foi assegurado monolitismo integral em cada viaduto, com as vantagens que daí resultam:

� Melhor comportamento estrutural sob efeito das acções horizontais com maior evidência dos viadutos curvos em planta;


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� Maior rapidez de execução e menores custos de manutenção, face à ausência de aparelhos de apoio nas estruturas.

A solução estrutural/construtiva adoptada para o tabuleiro foi fortemente condicionada pelo apertado prazo de execução da empreitada. Optou-se pelo sistema de “construção segmental” em aduelas pré-fabricadas com comprimentos da ordem de 2.5m. Este sistema construtivo com fraca utilização em Portugal é contudo muito usado nos países asiáticos, e neste tipo de viadutos em particular.

Figura 11 – Construção segmental por aduelas pré-fabricadas

A secção transversal do tabuleiro é em caixão unicelular (no caso de “double track” ou “single track”) em geral, em betão armado pré-esforçado com 2.10m de altura. Nas extremidades das aduelas são dispostos “encaixes” no betão, as chamadas “shear keys”.

Figura 12 – Secção transversal do tabuleiro – “shear keys”

A transmissão do reforço de corte e consequentemente a flexão longitudinal do tabuleiro é assegurada por:

� Atrito nas “shear keys” por “aperto” entre aduelas consecutivas (compressão no tabuleiro) que é garantido pelo pré-esforço longitudinal, e adicionalmente;

� Aderência por colagem – resina epoxídica nas superfícies das “shear keys”.


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O cálculo da resistência de corte nas interfaces das aduelas (“shear keys”), foi calculado de acordo com as recomendações AASHTO (American Association of Highway and Transportation Officials), seguindo a Eq. (1):

�� = �� ×6.792 × 10��12 + 2.466 × �� + 0.6 × �� × �� (1)

Em que: σn – tensão de compressão média ao longo da junta; Asm – área de contacto entre superfícies lisas; fck – tensão de compressão característica do betão; Akey – área mínima da base dos “dentes” da aduela;

Figura 13 - Identificação das áreas de corte

O pré-esforço será integralmente exterior, solução muito usada neste sistema construtivo segmental, e justificada pela rapidez na sua execução. Os cabos são acomodados no interior do caixão e devidamente protegidos à corrosão (ponto critico desta solução). Contudo, o consumo de aço pré-esforço é de cerca de 20 a 25% superior (no presente projecto) ao que se obteria dum traçado de cabos tradicional (parabólico aderente disposto no interior das almas do caixão). Este aumento justifica-se pelas seguintes razões:

� Menor eficiência dos cabos face ao traçado recto dos cabos exteriores, com baixa excentricidade nos apoios (necessidade de garantir espaço na aduela zero para acomodar todas as ancoragens do tramo i, e do tramo i+1);

� Maiores exigências nos níveis de compressão do tabuleiro (verificação da descompressão para uma combinação rara de acções, com limitação de tensões da ordem de 1MPa em serviço, e durante o faseamento construtivo garantindo no mínimo 0.30MPa).

Figura 14 – Pré-esforço longitudinal no tabuleiro / corte tipo no apoio e a meio vão

Os pilares apresentam secção aproximadamente rectangular em geral com 1.4x1.8m2 e 1.0x1.8m2 respectivamente no caso de serem interiores ou de extremidade. Nos casos particulares do tabuleiro em zonas curvas e de maior largura (“crossover e overeturn”) os pilares têm maior secção transversal para resistirem às acções de dimensionamento. Destas, destacamos a acção do vento transversal sobre a estrutura como a mais condicionante, agravada pela existência de barreiras acústicas (maior superfície de exposição do tabuleiro) em quase toda a extensão da obra. As fundações são indirectas por estacas com diâmetro de 1.20m ou 1.50m. São encimadas por maciços em geral com 5.40x5.40x2.0 m3. Na empreitada dos viadutos são consumidas as seguintes quantidades principais:

� 1 058 aduelas pré-fabricadas do tabuleiro, e 45 100m3 de betão; � 646 ton de aço de pré-esforço, e 5 952 ton de aço de armaduras ordinárias; � 6 065m de estacas φ=1.50m, e 4 585m em estacas de φ=1.20m.


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4. PONTE DE KOGO-AKALAYONG, NA GUINÉ-EQUATORIAL 4.1 Condicionamentos Destacam-se os principais condicionamentos na concepção da obra:

� Condicionamentos geográficos associados à necessidade de importação da maioria dos materiais a aplicar em obra;

� Condicionamentos construtivos determinados por: � Localização da obra no leito do Rio Congue; � Dificuldade de acesso por terra ao local da futura ponte; � Necessidade de pré-fabricação de elementos estruturais de dimensões e pesos

compatíveis com o transporte por via marítima; � Optimização dessa pré-fabricação para garantia de repetição de processos e soluções

construtivas; � Condicionamentos geológico-geotécnicos caracterizados por deficientes condições de

fundação - ocorrência de camadas superficiais de lodos e argilas até cerca de 10m de profundidade. As estacas da ponte são encastradas nos calcários subjacentes com resistência suficiente para servirem de apoio à estrutura da ponte;

� Condicionamentos estéticos com especial atenção no tramo principal da ponte para atravessamento de embarcações.

4.2 Normas e regulamentação Foram usados os eurocódigos com as devidas adaptações ao local de implantação da ponte, nomeadamente climáticas, sísmicas, geológicas, marítimas, etc. 4.3 Soluções estruturais/construtivas A nova ponte terá 688m de comprimento e 9.9m de largura. Longitudinalmente foi dividida em duas estruturas independentes e com a seguinte distribuição de vãos:

� Ponte Norte: 14.0m+7x20.0m+40.0m+6x20.0m = 314m � Ponte Sul: 20.0m+17x20.0m+14.0m = 374m

Planta

Corte Transversal Tipo

Corte Longitudinal

Figura 15 – Planta e cortes longitudinal e transversal tipo A solução estrutural adoptada consiste numa solução em pilar/estaca. Neste tipo de solução a interação solo-estrutura desempenha papel fulcral no comportamento da estrutura. Para esse feito foi elaborado modelo 3D completo da ponte, no onde se simularam os seus elementos estruturais principais – tabuleiro, pilares/estacas, travessas, mastros e tirantes, com as suas propriedades geométricas e mecânicas reais. O solo de fundação foi simulado através de molas de rigidez equivalentes ao tipo de material atravessado. A flexibilidade longitudinal da ponte permitiu monolitizar a generalidade dos pilares com o tabuleiro. Apenas são dispostos aparelhos de apoio nos encontros e no pilar de transição.


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A secção transversal do tabuleiro é constituída por 6 vigas T pré-fabricadas com 1.0m de altura solidarizadas superiormente por uma laje de betão armado betonada “in situ” com 0.20m de espessura média. Estas vigas são pré-tensionadas em estaleiro através de cordões de 0.6 polegadas, com traçado recto em alçado.

Os pilares estacas têm 1.20m ou 1.30m de diâmetro. Têm dois tipos de diâmetro apenas por razões de transporte. Os tubos metálicos que lhes servem de “molde perdido” são transportados desde a Turquia por via marítima, pelo que houve necessidade de optimizar os respectivos custos de transporte (os tubos vêm “encaixados” uns nos outros). As estacas são em betão armado moldadas através de tubo metálico perdido. O processo de execução é por cravação do tubo metálico através de “vibropunçor”. O vão central com 40.0m de comprimento é vencido através duma solução em tabuleiro misto aço-betão. Esta opção justificou-se principalmente pelos meios disponíveis para elevação do tabuleiro. Houve necessidade de optimização do peso dos elementos estruturais a elevar. O tabuleiro é suspenso por 8 pares de tirantes metálicos φ=152mm.

Figura 16 – Vista parcial 3D do modelo de cálculo no vão principal atirantado

Nesta empreitada foram medidas as seguintes quantidades principais:

� 2 720m de estacas (moldes metálicos produzidos na Turquia); � 198 vigas T pré-fabricadas, e 7 440 m3 de betão produzido em central (estaleiro no Kogo); � 1 600 ton em aço de armaduras ordinárias; � construção de estaleiro especifico para esta empreitada com pavilhão de pré-fabricação de

duas linhas de montagem. Estimativa de produção de 6 vigas/semana. 5. CONCLUSÕES E AGRADECIMENTOS Como principal conclusão refere-se a diversidade de soluções estruturais e construtivas aplicadas em cada um dos 3 projectos apresentados. De facto, as particularidades de cada um destes projectos são resultado das condicionantes técnicas, geográficas e mesmo culturais de cada país onde se inserem. Consideramos que o maior, ou menor, sucesso de projectos internacionais depende da capacidade das equipas de projecto em se adaptarem a todos esses condicionalismos, característicos do país de exportação. Os autores agradecem e manifestam o seu reconhecimento aos engenheiros que connosco colaboraram na elaboração destes projectos:

� Engos. Rachid Mesaoudi e Yassine Baladi, SGTM; � Engos. Rui Cernadas e José Santos, PAL ASIACONSULT; � Engº Mário Marques, PROFABRIL XXI; � Engos. António Jorge, Luis Teixeira, Maria Helena e Vitor Salvador, ETERMAR.

Resta-nos agradecer também a toda a equipa da VIA TÚNEL PGF que neles participou.

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