Ponte JK: Estrutura e Construção

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<p>Pontes de concreto</p><p>Tadeu Donizetti do Vale Antunes</p><p>Atividade 1</p><p>Ponte Juscelino Kubistchek</p><p>A Ponte Juscelino Kubitschek, também conhecida como Ponte JK ou Terceira Ponte,</p><p>está situada em Brasília, ligando o Lago Sul, Paranoá e São Sebastião à parte central de Brasília,</p><p>através do Eixo Monumental, atravessando o Lago Paranoá.</p><p>Inaugurada em 15 de dezembro de 2002, a estrutura da ponte tem um comprimento de</p><p>travessia total de 1,2 quilômetros, tendo largura de 24 metros com duas pistas, cada uma com</p><p>três faixas de rolamento, duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 1,5</p><p>metros de largura e comprimento total dos vãos de 720 metros.</p><p>Foto: Ponte JK</p><p>Fonte: Embassy Agencia de noticias</p><p>Em 28 de outubro de 1991, Gilson Araújo apresenta o projeto de Lei Nº 187, que exigia</p><p>do Governo do Distrito Federal a autorização para a construção de uma nova ponte sobre</p><p>o Lago Paranoá.</p><p>Inicialmente orçada, em 1998, em 40 milhões de reais, estima-se que o custo total de</p><p>construção foi de 160 milhões de reais. Sua beleza arquitetônica resultou num projeto estrutural</p><p>de grande complexidade, mas apesar do custo adicional, o Governo do Distrito</p><p>Federal considerou indispensável que a ponte estivesse ao nível da monumentalidade com</p><p>que Brasília foi projetada.</p><p>O arquiteto Alexandre Chan é o autor do partido formal-estrutural, do projeto de</p><p>arquitetura e de iluminação de realce da Ponte JK.</p><p>A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoá. Os</p><p>três vãos de 240 metros são sustentados por três arcos assimétricos e localizados em planos</p><p>diferentes, com cabos tensionados de aço colocados em forma cruzada, o que geometricamente</p><p>faz com que os cabos formem um plano parabólico. Com seus arcos assimétricos, a estrutura</p><p>em três arcos, inspirados "pelo movimento de uma pedra quicando sobre o espelho d'água", são</p><p>única no mundo.</p><p>O projeto audacioso impressiona pela funcionalidade e pela arquitetura monumental</p><p>que transformam o empreendimento em uma execução ímpar da engenharia brasileira. Sendo</p><p>um desafio imposto pela arquitetura e vencido pela engenharia, responsáveis pela obra, Via</p><p>Dragados, José Celso Gontijo.</p><p>A ponte JK se assenta em um ponto muito privilegiado do Lago Paranoá. Recursos de</p><p>monitoramento eletrônico serão usados para avaliar a segurança da estrutura da ponte nos</p><p>próximos dois anos, por meio de 51 sensores acoplados aos 48 cabos de sustentação e três no</p><p>topo dos arcos da ponte.</p><p>As fundações dos acessos são constituídas por quatro tubulões a ar comprimido com</p><p>1,60 metros de diâmetro e base alargada para garantir a tensão no solo menor ou igual a</p><p>5 kgf/cm². Os blocos de fundação ficaram submersos numa profundidade de 80 cm, ficando</p><p>os pilares nascendo abaixo do nível d’água.</p><p>Adotou-se um conjunto de 30 tubulões verticais, com a camisa metálica de 1,90 metros</p><p>de diâmetro, executado sob ar comprimido, com base alargada para o diâmetro de 4 metros</p><p>após a penetração de 8 metros na camada de quartzito alterado/fraturado.</p><p>Os blocos de fundações medem 23 x 30 x 3,50 metros e foram feitos através de um</p><p>caixão de concreto, executado fora d’água e na sua posterior submersão, até alcançar 80 cm</p><p>abaixo da cota básica do lago.</p><p>A fundação para os pilares P6 e P7 exigiu o projeto de um bloco de grandes dimensões,</p><p>com comprimento de 37,90 metros, largura de 21,70 metros e altura de 4,60 metros,</p><p>compreendendo um conjunto de 84 estacas, sendo 26 verticais e 58 inclinadas.</p><p>Para o Pilar P8 foi necessária a elaboração de um projeto para um bloco com largura de</p><p>21,90 metros, comprimento de 39,90 metros e altura de 4,60 metros, compreendendo um</p><p>conjunto de 90 estacas, sendo 24 na vertical e 66 inclinadas compostas de tubos metálicos</p><p>cravados e pinos de 1,0 metro de diâmetro escavados nas camadas de alteração da rocha.</p><p>Os pilares dos acessos têm forma de losango oco, com 11,0 x 2,5 metros e paredes com</p><p>25 cm de espessura. O espaço vazio interno, também tem o mesmo formato e mede 7,0 x 2,0</p><p>metros. A parte maciça nas extremidades apoia as cargas dos tabuleiros.</p><p>No trecho dos arcos, os pilares do tabuleiro são inclinados longitudinalmente no</p><p>mesmo ângulo que a nascença dos arcos, para ficarem paralelos e terem uma forma deslocada</p><p>para fora do apoio do bloco, afastando-se do arco vizinho. Os pilares têm 13,20 metros na base</p><p>e 2,0 metros de espessura. Os pilares denominados P5A/5B, P6A/6B, P7A/7B e P8A/8B</p><p>apoiam-se nos mesmos blocos de fundações dos arcos.</p><p>Com o objetivo de suportar os esforços dos tabuleiros metálicos executados nas</p><p>margens, durante o lançamento dos mesmos até os vãos a que se destinam, foram construídas</p><p>torres de apoios provisórias, dividindo o vão de 240 metros em 4 vãos de 48 e 52 metros. Foram</p><p>executadas 9 torres, sendo 3 para cada arco.</p><p>O método construtivo constituiu em cravar estacas metálicas tubulares com diâmetro</p><p>de 1,20 metros, escavar os pinos, colocar a armação e concretar até o nível do solo deixando</p><p>parte do fuste da estaca vazio, permitindo sua remoção após o uso. As estacas foram coroadas</p><p>com um bloco de concreto armado, no qual estão apoiadas e ancoradas as torres dos apoios</p><p>provisórios.</p><p>O tabuleiro dos dois trechos dos acessos tem extensão de 214,3 metros cada,</p><p>com vãos centrais de 45 metros e dois vãos extremos com 38 e 41,3 metros. A estrutura</p><p>metálica é solidarizada à laje em placas de concreto moldado formando uma estrutura mista</p><p>com altura de 3,00 metros.</p><p>Dois canteiros, um no lado dos clubes e o outro no lado SHIS, dotados de pórticos com</p><p>capacidade de 20 toneladas e vão de 27 metros, foram montados e utilizados no</p><p>descarregamento das peças fabricadas em Ipatinga, pela USIMEC, bem como na montagem</p><p>final dos tabuleiros que foram empurrados sucessivamente até os pilares definitivos através de</p><p>apoios deslizantes com capacidade de 220 toneladas cada.</p><p>A face superior estruturada em placa ortotrópica e a base da superfície de rolamento</p><p>foram fabricadas com chapas de espessuras de 12,5 mm e 1,60 mm que, enrijecidas por</p><p>nervuras longitudinais em “Y” espaçadas de 60 cm, estão apoiadas em diafragmas treliçados a</p><p>cada 4,0 metros. Sobre estas chapas de aço foi aplicado um pavimento especial antiderrapante.</p><p>Para fixação dos estais no tabuleiro foram projetadas travessas metálicas internas com distância</p><p>de 20,0 metros para cada ponto de fixação. Uma das extremidades do tabuleiro é fixada</p><p>horizontalmente ao pilar que suportará, além dos esforços verticais, os</p><p>esforços horizontais, transversais e longitudinais.</p><p>A outra extremidade é móvel e seu apoio suporta apenas as reações verticais e as</p><p>horizontais transversais. Para viabilizar o sistema de montagem dos arcos metálicos, foi</p><p>colocado sobre o tabuleiro a ser empurrado um guindaste com capacidade de 220 toneladas que</p><p>foi utilizado para o içamento e montagem das estruturas auxiliares de sustentação dos arcos e</p><p>dos próprios arcos metálicos.</p><p>Arcos metálicos</p><p>Os três arcos que constituem a parte central da ponte tem vãos de 24 metros de largura,</p><p>dimensionado em conformidade com o disposto nas normas para rodovias de primeira classe.</p><p>São os elementos principais da estrutura de suporte da ponte. As dimensões transversais dos</p><p>arcos variam de 6,50 x 5,00 metros nas nascenças, a 5,00 x 3,00 metros no fecho central.</p><p>As nascenças dos arcos foram construídas em concreto até o nível do tabuleiro. Para</p><p>ligação longitudinal dos esforços de tração entre o arco de concreto e o arco metálico foram</p><p>utilizados 24 grupos de barras Dywidag ST85 – 105, com diâmetro de 32 mm, tensionadas a</p><p>10 toneladas cada uma, ancoradas no concreto e atracadas contra as chapas do flange do módulo</p><p>metálico. O arco metálico é enrijecido transversalmente a cada 3,0 metros por diafragma em</p><p>perfil “T” ligado às paredes internas dos módulos metálicos.</p><p>Todos os elementos metálicos foram fabricados e pré-montados</p><p>em Ipatinga, Minas</p><p>Gerais, também pela Usimec, transportados em carretas normais e extensivas até o local da</p><p>obra. Os três arcos foram compostos na obra por 69 módulos cada um, tendo sido novamente</p><p>pré-montado e soldado no canteiro de obras em 4 partes ou 2 partes, limitando o peso da peça</p><p>a ser içada em até 40 toneladas.</p><p>Utilizando dois pórticos elétricos com 20 toneladas de capacidade cada, as peças dos</p><p>arcos foram levadas até flutuantes que as transportou até uma posição sob o tabuleiro, de onde</p><p>foram içadas por guindastes com capacidades de 220 toneladas, patolados sobre o tabuleiro</p><p>metálico.</p><p>Para a conformação dos arcos foram fabricadas e montadas estruturas metálicas</p><p>auxiliares para sustentação de cada um deles durante a fase de montagem, pesando 1.300</p><p>toneladas para os três arcos. Foram utilizados cinco guindastes com capacidade de 220</p><p>toneladas e lança de 75 metros. No içamento das peças centrais dos arcos utilizou-se guindaste</p><p>de 350 toneladas e 90 metros de lança.</p><p>A montagem dos arcos metálicos foi feita das extremidades para o centro, sendo que as</p><p>três primeiras unidades de cada lado foram montadas completas e as demais em formato de</p><p>“U” sendo montadas primeiro os conjuntos inferiores e depois os superiores. O módulo central</p><p>de fechamento do arco também foi montado em dois segmentos, com os devidos cuidados</p><p>topográficos em função da temperatura, tendo sido sua solda de fechamento final, realizada no</p><p>turno da noite com temperatura controlada.</p><p>Os 16 estais de cada arco foram distribuídos em pares ao longo do tabuleiro com</p><p>distâncias regulares de 20 metros, sendo oito estais de cada lado do tabuleiro, ligando a face</p><p>interior dos arcos com as travessas de apoio que se projetam lateralmente dos tabuleiros. Os</p><p>estais são compostos por cordoalhas de 15,7 mm de espessura, galvanizadas e protegidas por</p><p>cera e bainha individual de Pead (polietileno de alta densidade).</p><p>Submetidos aos maiores esforços são compostos por 41 cordoalhas e os demais por</p><p>apenas 31 cordoalhas, sendo a ancoragem inferior fixa, sem possibilidade de ajustagem, e a</p><p>superior regulável, o que possibilita a correção de tensões/alongamentos. O sistema é</p><p>submetido a constante monitoramento com sensores computadorizados fixados em cada estai.</p><p>São três tipos de iluminação. Na pista colocaram-se 41 postes com luminárias de vapor</p><p>de mercúrio e 400 watts. Para manter a segurança de pedestre e ciclistas, 162 postes com</p><p>lâmpadas de 150 watts foram colocados na ponte e para realçar os arcos há 164 refletores em</p><p>400, 1 500 e 150 watts.</p><p>Foto: Visão noturna da ponte</p><p>Fonte: Wikipédia</p><p>Apesar de ser um projeto premiado internacionalmente, em particular como uma das</p><p>primeiras pontes tensionadas e high-tech do Brasil, alguns críticos consideram que a sua</p><p>imagem representa uma ruptura no padrão da paisagem modernista da cidade, destacando-se</p><p>excessivamente na paisagem.</p>