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UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI
ELIAS MONTEIRO DE OLIVEIRA
EXECUÇÃO DE SUPERESTRUTURAS EM BALANÇO SUCESSIVO: PONTE SOBRE A
REPRESA BILLINGS
SÃO PAULO 2009
ELIAS MONTEIRO DE OLIVEIRA
EXECUÇÃO DE SUPERESTRUTURAS EM BALANÇO SUCESSIVO: PONTE SOBRE A
REPRESA BILLINGS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi
Orientador: Profº MSc. Fernando José Relvas
SÃO PAULO 2009
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ELIAS MONTEIRO DE OLIVEIRA
EXECUÇÃO DE SUPERESTRUTURAS EM BALANÇO SUCESSIVO: PONTE SOBRE A
REPRESA BILLINGS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi
Trabalho 	em: 	de 	de 2009.
Profº MSc. Fernando José Relvas
Profº MSc.Calebe Paiva Gomes de Souza
Comentários: 	
Aos meus pais Rute e Jesus, pelo amor e apoio em todos os momentos, pelo exemplo de honestidade e dignidade,
qualidades estas, que ajudaram a moldar minha personalidade, e que me ensinaram a acreditar na força do meu trabalho para conquistar meus objetivos.
AGRADECIMENTOS
Agradeço aos amigos pessoais e aos meus colegas de faculdade, pelo apoio e companheirismo.
À Universidade Anhembi Morumbi pelo incentivo na busca do conhecimento.
Ao Profº MSc. Fernando José Relvas, pelo incentivo e orientação na realização desse trabalho.
RESUMO
Este trabalho de conclusão aborda de forma inicial as pontes num contexto geral. É apresentando uma definição para a palavra, são comentados os aspectos históricos do seu surgimento, as Normas Técnicas de referência, sendo citados logo em seguida, os tipos de sistemas estruturais, bem como os tipos de sistemas construtivos, dando ênfase às pontes executadas pelo sistema construtivo de balanços sucessivos. São abordados também, todos os parâmetros considerados no cálculo de uma ponte, bem como os aspectos que influenciam em sua concepção. O estudo de caso se refere à execução da superestrutura de uma ponte sobre a Represa Billings, executada em balanços sucessivos. De inicio faz-se uma menção ao Rodoanel Mario Covas, complexo viário ao qual a ponte faz parte, e que, ao término, circundará a cidade de São Paulo em sua Região Metropolitana e interligará todas as principais rodovias que passam pela cidade. Logo em seguida são apresentadas as características básicas do projeto executivo, de forma sucinta são mostradas as etapas de construção da infraestrutura e da mesoestrutura da ponte, entrando em seguida, na execução da superestrutura em todas as etapas de execução (formas, aço, concreto e protensão), começando na aduela “zero e de disparo”, e prosseguindo com as aduelas moldadas no local e finalizando com a aduela de “fechamento”.
Palavras Chave: Ponte, balanço sucessivo.
ABSTRACT
This paper has, as the main point, to present the general context of bridges. It is presented the word definition, the historical aspects of their release, the referential technical ruling, all kinds of structural systems, as well as all constructive systems, emphasizing the bridges built using the constructive system called balanced cantilever. It is also discussed all the considered parameters for a bridge calculation, and the aspects that influence its conception. The study is related to the development of a superstructure of a bridge over Billings Dam, developed with balanced cantilever. At first, it is mention the complex called Rodoanel Mario Covas, where the bridge belongs and, when concluded, will surround the city of Sao Paulo and its metropolitan region and will connect the main highways that cross it. Following this idea, the basic characteristics of the executive design are presented and, in a summarized way, the steps of execution of the bridge infrastructure and mesostructure are shown. The last part of this paper shows the superstructure development in all its steps (mould, steel, concrete and prestressing), starting from “zero and shooting” segment, going to in situ molded staves and concluding with “closing” segment.
Keywords: Bridge, balanced cantilever.
LISTA DE FIGURAS
Figura 5.1 – Modelo esquemático de uma ponte	5
Figura 5.2 – Ponte com arco sobre o Rio das Antas	9
Figura 5.3 – Ponte Hercílio Luz	11
Figura 5.4 – Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira	12
Figura 5.5 – Lançamento de Viga por treliça	14
Figura 5.6 - Seção transversal de uma treliça	14
Figura 5.7 – Ponte sobre a Represa Guarapiranga executada com vigas pré- moldadas lançadas com treliça metálica	15
Figura 5.8 – Vista da primeira ponte em balanços sucessivos sobre o rio Peixe, SC.
...........................................................................................................................16
Figura 5.9 – Execução de balanço sucessivo com aduelas pré-moldadas	18
Figura 5.10 – Escoramento superior para balanço sucessivo – tipo treliçado	19
Figura 5.11 – Avanço das treliças na execução das aduelas	19
Figura 5.12 – Sequência executiva de uma ponte em balanço sucessivo	20
Figura 5.13 – Veículo-tipo	23
Figura 5.14 – Trens-tipo	23
Figura 6.1 – Mapa representativo do Rodoanel Mario Covas: Amarelo – Trecho Oeste; Azul Escuro – Trecho Sul; Azul Claro – Trecho Leste; Vermelho – Trecho Norte.	28
Figura 6.2 – Localização geográfica da Ponte sobre a Represa Billings	30
Figura 6.3 – Vista lateral do modelo de cálculo	31
Figura 6.4 – Perspectiva superior do modelo de cálculo	31
Figura 6.5 – Perfil e corte das estacas pré-moldadas de concreto protendido 32
Figura 6.6 – Bloco de coroamento sobre estacas e vigas de travamentos dos blocos
...........................................................................................................................33
Figura 6.7 – Cortes longitudinais e transversais dos blocos de coroamento, pilares, aduela zero e aduela de disparo	33
Figura 6.8 – Corte longitudinal típico das aduelas que compõem o balanço sucessivo
...........................................................................................................................34
Figura 6.9 – Esquema de posicionamento dos cabos de protensão das aduelas 34
Figura 6.10 – Tabela de aço protendido	34
Figura 6.12 – Vista longitudinal do vão típico	35
Figura 6.11 – Posicionamento da treliça na aduela	35
Figura 6.13 – Vista longitudinal do vão extremo	36
Figura 6.14 – Ilha de cravação, com a estaca sendo preparada para cravação	37
Figura 6.15 – Conjunto de estacas cravadas a espera de serem arrasadas	37
Figura 6.16 – Posicionamento do contraventamento	38
Figura 6.17 – Execução de uma etapa do bloco de coroamento	38
Figura 6.18 – Execução de uma etapa do pilar	39
Figura 6.19 – Conjunto de pilares executados	39
Figura 6.20 – Montagem do cimbramento em leque	40
Figura 6.21 – Forma de fundo da aduela zero e de disparo	41
Figura 6.22 – Execução da etapa inicial da aduela zero e aduela de disparo	42
Figura 6.23 – Execução da 2ª etapa da aduela zero e disparo	43
Figura 6.24 – Execução da 3ª etapa da aduela zero e de disparo	43
Figura 6.25 – Montagem de formas e armação da ultima etapa	44
Figura 6.26 – Aduelas zero e aduela de disparo totalmente executadas	44
Figura 6.27 – Montagem da treliça em solo	45
Figura 6.28 – Montagem da treliça sobre as aduelas zero e de disparo	46
Figura 6.29 – Contrapeso para sustentação e equilíbrio da treliça sobre o apoio	46
Figura 6.30 – Trilho existente para permitir a movimentação da treliça sobre o apoio
...........................................................................................................................47
Figura 6.31 – Forma plana aparente a ser utilizada na execução do balanço sucessivo	47
Figura 6.32 – Forma plana aparente sendo fixadas na treliça	48
Figura 6.33 – Montagem da forma da parte inferior da aduela	49
Figura 6.34 – Armação da face inferior da aduela	50
Figura 6.35 – Armação e forma do fundo e das laterais da aduela	50
Figura 6.36 –Concretagem da laje de fundo e metade das paredes laterais da aduela	51
Figura 6.37 – Concretagem de etapa da aduela	51
Figura 6.38 – Retirada de corpo de prova para controle tecnológico do concreto	52
Figura 6.39 - Armação e forma da do complemento da parede da aduela e laje superior	52
Figura 6.40 – Concretagem da laje superior concluída	53
Figura 6.41 – Movimentação da treliça	53
Figura 6.42 – Montagem das formas da aduela	54
Figura 6.43 – Macaco hidráulico para protensão da aduela executada	57
Figura 6.44 – Execução da protensão da aduela	58
Figura 6.45 – Tabela de controle da execução da protensão, contendo as cargas de protensão e os alongamentos aferidos.	58
Figura 6.46 – Execução da aduela de fechamento, ocorrendo o fechamento do vão
...........................................................................................................................60
Figura 6.47 – Içamento da treliça para cimbramento do vão central da ponte	61
Figura 6.48 – Vista superior da concretagem da laje do vão central	61
Figura 6.49 - Vista lateral da ponte executada	62
LISTA DE TABELAS
Tabela 5.1 – Peso específico dos materiais	21
Tabela 5.2 – Cargas dos veículos	22
Tabela 5.3 – Características dos veículos	23
Tabela 5.4 – Características dos fios para protensão aliviados – RN	26
Tabela 5.5 – Características dos fios para protensão estabilizados – RB	26
SUMÁRIO
p.
INTRODUÇÃO	1
OBJETIVOS	2
Objetivo Geral	2
Objetivo Específico	2
MÉTODO DE TRABALHO	3
JUSTIFICATIVA	4
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA	5
Definição	5
História da Construção de Pontes	6
Dados para o Projeto	7
Normas de Referência	7
Tipos de Sistemas Estruturais	8
Pontes em Laje	8
Pontes em Arco	8
Pontes Pênseis	9
Pontes Estaiadas	11
Tipos de Sistemas Construtivos	12
Execução sobre Escoramentos	13
Lançamento por Treliças	13
Sistema por Empurramentos Sucessivos	15
Sistema em Balanços Sucessivos	15
Dimensionamento de Pontes	21
Forças Externas	21
Cargas Móveis	21
Cálculo do Momento Fletor e Força Cortante	24
Cálculo das Reações de Apoio	24
Envoltória de Solicitações em Serviço	24
Forças Acidentais ou Adicionais	24
Protensão	25
ESTUDO DE CASO	27
O Rodoanel Mario Covas	27
Trecho Sul	29
Caracterização do Empreendimento	29
O projeto Executivo	30
O processo Executivo da Infraestrutura e Mesoestrutura da Ponte	36
Cravação das Estacas Pré-moldadas de Concreto	36
Contraventamento das Estacas	37
Blocos de Coroamento	38
Pilares	39
Superestrutura em Balanços Sucessivos	40
Aduela Central (zero) e Aduelas de Disparo	40
Aduelas em Balanços Sucessivos	45
Protensão das Aduelas	54
Aduela de Fechamento	59
ANALISE DOS RESULTADOS	63
CONCLUSÕES	64
RECOMENDAÇÕES.	65
REFERÊNCIAS	66
1. INTRODUÇÃO
O sistema de transporte rodoviário, mesmo não sendo o mais econômico, recebe sempre um grande investimento por parte do Estado. Um fator que pode ajudar a elevar o preço da execução de uma rodovia é a existência de pontes e viadutos.
A escolha do método executivo de uma ponte passa, a princípio, pelo aspecto técnico, buscando a solução ideal para a situação geográfica existente. Ao mesmo tempo, é preciso enquadrar-se dentro uma realidade econômica que torne o projeto viável.
A execução de uma ponte sobre uma superfície aquática de longa extensão é possível através de alguns sistemas estruturais, bem como métodos construtivos. O sistema estrutural em “vigas-caixão” através do método construtivo de “balanços sucessivos” é um dos mais utilizados, sendo largamente comprovada sua eficiência do ponto de vista técnico e também financeiro.
As pontes executadas em aduelas são ideais em situações onde é exigida a existência de gabarito para navegação fluvial. Essa situação não seria possível se a ponte fosse executada com vigas pré-moldadas, devido à limitação do comprimento das vigas longarinas.
A escolha pela execução de aduelas pré-moldadas ou moldadas no local passa por uma escolha de ordem técnica, financeira e de prazo para execução. Do ponto de vista técnico a execução das aduelas moldadas no local se sobressai em relação às aduelas pré-moldadas.
A utilização do método construtivo em “balanços sucessivos” é recomendado também, além das situações que exigem a existência de grandes vãos, em situações onde a ponte ou viaduto precisam ser executados sem a interdição do local ao redor (zona urbana).
2. OBJETIVOS
O trabalho a ser apresentado abordará a execução da superestrutura de uma obra de arte especial de uma rodovia.
2.1 Objetivo Geral
O objetivo geral deste trabalho será a apresentação da execução da superestrutura da obra de arte especial utilizando o método construtivo de “balanços sucessivos” moldado no local.
2.2 Objetivo Específico
O enfoque do trabalho se dará na apresentação de todo o processo construtivo da superestrutura da ponte pelo método de “balanços sucessivos”. Desde o posicionamento da treliça, montagem das armações e das formas, concretagem das peças e finalizando com a protensão.
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3. MÉTODO DE TRABALHO
Para a elaboração deste trabalho, inicialmente foi feita uma pesquisa às bibliografias existentes, bem como a sites da Internet, buscando um conhecimento mais apurado sobre o todo o processo envolvido na execução de uma ponte em “balanços sucessivos”.
A consulta às normas técnicas de referência da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) permitiu a orientação relativa às práticas executivas, bem como dos materiais utilizados e aos controles de qualidade que estes devem estar submetidos.
Posteriormente foi feito contato com a empresa projetista da obra, que forneceu as características de projeto consideradas no dimensionamento da estrutura, bem como dos projetos executivos que permitiram adquirir um conhecimento mais aprofundado sobre todo o projeto.
A consulta aos profissionais diretamente envolvidos na execução da obra permitiu a compreensão de todas as etapas do processo construtivo, além dos aspectos técnicos que caracterizam a construção uma estrutura em “balanços sucessivos”.
O estudo de caso teve como base a ponte sobre a represa Billings, que faz parte do Rodoanel Mario Covas, uma obra viária de grande importância para a melhoria da infraestrutura de transporte. A obra está sendo realizada na cidade de São Paulo e englobando também algumas cidades da região metropolitana.
4 JUSTIFICATIVA
Analisando os meios mais comuns de pesquisa, é possível encontrar um bom material teórico sobre os mais variados tipos de pontes. Porém encontra-se pouco material que discorra sobre o processo construtivo de uma forma mais detalhada e acessível.
O conhecimento sobre a prática executiva das construções, geralmente fica restrito aos profissionais das empresas envolvidas no processo, distante das pessoas que têm o interesse em conhecer a respeito do assunto, como estudantes de engenharia e os demais profissionais da área não envolvidos diretamente no acompanhamento de uma obra dessa natureza.
O presente trabalho apresenta todo o processo envolvido na execução da superestrutura de uma ponte em “balaços sucessivos”, servindo como fonte de consulta e divulgação a respeito do assunto.
5 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
As pontes podem ser de diversos tipos estruturais e podem ser construídas por diversos métodos diferentes. Seu dimensionamento está baseado em diversos aspectos, tanto técnico, geográfico e também econômico. Esses itens estão destacados a seguir.
5.1 Definição
Uma estrutura é chamada de Ponte, quando ela é construída com a finalidade de vencer obstáculos como um rio, um braço de mar ou um vale, constituindo um elemento de um sistema viário (MARCHETTI, 2008).
Propriamente, denomina-se Ponte quando o obstáculo transposto é um rio. Denomina-se Viaduto quando o obstáculo transposto é um vale ou outra via. Quando temos um curso d’água de grandes dimensões, a ponte necessita de uma parte extensa antes de atravessar o curso d’água. Esta parte em seco é denominada de Viaduto de acesso, conforme definido pelo referido autor.
Figura 5.1 – Modelo esquemático de uma ponte
Fonte: Marchetti (2008)
Usualmente no meio técnico, uma ponte é chamadade Obra de Arte Especial (OAE). A composição estrutural de uma OAE se divide basicamente em: infraestrutura, mesoestrutura e a superestrutura.
Segundo Marchetti (2008), as fundações de uma ponte, que têm sua definição a partir do tipo de solo que ao qual esta estará apoiada, constitui a infraestrutura. É constituída por blocos de estacas, sapatas, tubulões, etc. A mesoestrutura de uma OAE basicamente é composta pelos pilares, bem como pelos blocos apoiados no solo nas extremidades do tabuleiro. Dependendo da proposição estrutural da ponte ou viaduto, podem compor a mesoestrutura as vigas travessas, que ficam apoiadas sobre os pilares, característico das OAE compostas por vigas longarinas. A superestrutura da OAE é representada pelos componentes que formam o tabuleiro, sendo este, considerado como a área útil da ponte ou do viaduto.
5.2 História da Construção de Pontes
Desde a Antiguidade são encontradas pontes de madeira ou de cordas, feitas na forma de vigas. Os chineses construíam pontes com vigas de granitos, vencendo vão de até 18 m. Alemães e suíços construíam com perfeição pontes de madeira. As pontes de ferro fundido em forma de arco surgiram no fim do século XVIII. Posteriormente, surgiram as pontes feitas em ferro forjado e o aço. Em 1850 foi construída a ponte sobre o rio Vístula, na atual Polônia, com 6 vãos de 124 m cada um em treliças metálicas. Nesse mesmo período surgiram as pontes pênseis (LEONHARDT, 1979).
Conforme mencionou o referido autor, as primeiras pontes em concreto surgiram a partir de 1900, porém o concreto somente substituía a pedra como material de construção. Somente em 1912 surgiram as pontes em viga e pontes em pórtico. As pontes em concreto protendido surgiram a partir de 1938, sendo largamente utilizada a partir de 1948.
5.3 Dados para o Projeto
Segundo Leonhardt (1979), para se iniciar um projeto de uma ponte é preciso dispor de um grande número de informações essenciais, como:
a) 	Planta de situação, que indicará os obstáculos a serem transpostos, como cursos d’água, estradas, caminhos, ferrovias, etc.;
b) 	Seção longitudinal ao longo do eixo projetado da ponte, indicando dimensão de gabarito e seção de vazão;
c) 	Largura da ponte, com indicações da largura das faixas de tráfego, acostamentos, passeios, etc.;
d) 	Condições das fundações, sondagens, relatórios geotécnicos e da mecânica dos solos. Indicação dos valores característicos das camadas do solo. A definição do tipo de fundação terá impacto direto sobre o tipo de sistema estrutural, bem como nos recursos financeiros necessários para executar a obra;
e) 	Condições locais como vias de acesso para o transporte de materiais e equipamentos, recursos como água e energia elétrica. É preciso também uma análise critica sobre a possibilidade técnica para executar a obra no método executivo escolhido, bem como a existência de mão-de-obra especializada;
f) 	Condições meteorológicas e ambientais, como cheias, marés, níveis d’água, períodos de seca, temperaturas médias e extremas, etc.;
g) 	A estética e o meio ambiente têm sua importância pra definir como será a ponte a ser executada. Fatores como a composição da paisagem local, geografia do terreno, bem como a existência de cidades com suas características particulares interferem nesse processo;
h) 	Análise quanto à forma da ponte e sua integração com o meio físico local, e como irá interferir na paisagem visual dos cidadãos que residem do local.
5.4 Normas de Referência
A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) elaborou as seguintes normas que servem como referência para a execução de pontes em concreto armado:
· NBR 6118 - Projeto de estrutura de concreto (ABNT, 2003);
· NBR 7187 - Projeto e execução de pontes de concreto armado e protendido (ABNT, 2003);
· NBR 7188 - Carga móvel em ponte rodoviária e passarela de pedestre (ABNT, 1984);
· NBR 7189 - Cargas móveis para projeto estrutural de obras ferroviárias (ABNT, 1985).
5.5 Tipos de Sistemas Estruturais
Os principais tipos estruturais de pontes são: pontes em laje, pontes em arco, pontes pênseis e pontes estaiadas.
5.5.1 Pontes em Laje
As pontes executadas em laje rígida não possuem vigamento em sua composição, onde se caracterizam estruturalmente como um sistema simplesmente apoiado ou de forma contínua. Sua execução é feita de forma simplificada, sendo satisfatória sua característica quanto à resistência à torção. Podendo ser executada com concreto moldado no local ou em peças pré-moldadas (MASON, 1977).
Segundo Mason (1977), a armação das pontes em laje pode ser de concreto armado ou protendido. A relação entre a espessura da laje e o vão existente deve variar entre 1/15 e 1/20 para concreto armado e até 1/30 para concreto protendido. Nas situações em que os vãos sejam maiores, o peso próprio costuma inviabilizar a execução de uma laje rígida, devendo-se optar por utilizar uma seção transversal em laje alveolar.
5.5.2 Pontes em Arco
As estruturas executadas em arco permitem a utilização do concreto armado convencional em vãos de grande comprimento, tendo um consumo de material em nível reduzido. O eixo do arco poderá ter seu projeto executado de forma a coincidir com a linha de pressões resultante da carga permanente, utilizando a boa
característica do concreto relativo à resistência a esforços de compressão (DNIT, 1996).
O projeto de uma estrutura em arco pode apresentar o tabuleiro superior, sustentado por montantes, ou o tabuleiro inferior, sustentado por tirantes ou pendurais. É possível ainda um sistema misto com o arco intermediário, sustentado lateralmente por montantes e, no centro, por pendurais. Para pequenos vãos projetam-se pontes em arco com tabuleiro inferior, utilizando-se tabuleiro superior nas pontes em arco que possuem grandes vãos. As pontes em arco com tabuleiro intermediário são pouco utilizadas devido ao problema representado pela interseção do arco com o tabuleiro (MASON, 1977).
Figura 5.2 – Ponte com arco sobre o Rio das Antas
Fonte: MT (2009)
5.5.3 Pontes Pênseis
As pontes pênseis se caracterizam como as estruturas que proporcionam os maiores vãos livres entre apoios. A estrutura é composta por tabuleiro contínuo, sustentado por cabos metálicos (pendurais) ligados ao cabo metálico principal (longarinas) de maior diâmetro e capacidade que ocorrem no sentido longitudinal do tabuleiro, um para cada linha de pendurais com suas extremidades fixadas nos blocos de ancoragem (ancoradouros), ligados às torres de sustentação onde os esforços de compressão são transferidos para as fundações. Uma estrutura com essa
característica exige que o tabuleiro seja projetado com grande rigidez à torção, para minimizar as ações dos ventos que produzem movimentos nos tabuleiros podendo tornar a movimentação do tráfego desconfortável e até mesmo perigosa (VASCONCELOS, 1993).
De acordo com Leonhardt (1979), constituem-se algumas importantes diretrizes estéticas para projeto de pontes pênseis:
a) Os vãos laterais devem ser menores que a metade do vão principal, da ordem de 20 a 30 %; quanto menor a relação maior é o realce do vão principal;
b) O espaço livre entre o fundo do estrado e o nível das águas deve ser estreito e alongado; quanto mais alto o espaço livre, maior deverá ser o vão;
c) O estrado suspenso deve ser leve e esbelto já que estrados rígidos e pesados destroem a graça e a beleza da estrutura; estrados baixos e testados aerodinamicamente conseguem dar uma leveza impressionante à ponte pênsil;
d) As ancoragens dos cabos não devem mobilizar estruturas muito maciças, mas devem ter robustez suficiente para inspirar confiança;
e) As estruturas das torres devem ser robustas, não sendo aconselhável, esteticamente, forçar sua esbeltez.
Um acidente de grandes proporções, causando a ruína total de uma ponte pênsil nos Estados Unidos, em Tacoma Bridge no ano de 1940, teve grande influência no projeto deste tipo de obra.
No Brasil, a única ponte pênsil importante é a conhecida Ponte Hercílio Luz, em Santa Catarina, construída em 1926; esta, porém foi construída, comuma séria deficiência no que se refere à fadiga de certas peças e atualmente encontra-se interditada e fora de uso.
Figura 5.3 – Ponte Hercílio Luz
Fonte: UFSC (2009)
5.5.4 Pontes Estaiadas
Igualmente às estruturas pênseis, as estruturas estaiadas também proporcionam os maiores vãos livre entre apoios, tendo, porém, o sistema estrutural e de posicionamento dos cabos diferente em relação às pontes pênseis, já que os cabos são ancorados diretamente nas vigas longitudinais no tabuleiro e nos mastros, enquanto que nas pontes pênseis os cabos passam livremente através das torres (VASCONCELOS, 1993).
A construção desse tipo de estrutura iniciou-se na Europa e, apesar da técnica ser antiga, não se popularizou tanto quanto a das pontes pênseis, pois os acidentes que ocorreram anteriormente, não davam credibilidade quanto ao aspecto de segurança. Na metade do século XX, com o surgimento de novos recursos tecnológicos, a confiança nesse tipo de estrutura foi totalmente recuperada e as pontes voltaram a ser construídas em diversas partes do mundo, tornando-se verdadeiras atrações turísticas, em função da grandiosidade, forma e beleza do conjunto arquitetônico. O sistema construtivo é composto de tabuleiro contínuo que em geral é de concreto armado, ligado a um vigamento de grande rigidez para vencer os esforços de torção que, por sua vez, apoiam-se em geral na viga travessa do mastro de suporte dos estais e nos apoios dos encontros. Diferentemente do arranjo dos cabos de uma
ponte pênsil, nas pontes estaiadas os cabos são dispostos totalmente esticados, ancorados na viga do tabuleiro e no mastro (VASCONCELOS, 1993).
A Ponte Octávio Frias de Oliveira (Figura 5.4) é a única ponte estaiada do mundo com duas pistas em curva conectadas a um mesmo mastro. Foi inaugurada em maio de 2008, após três anos de construção, e hoje é considerada uma das principais atrações turísticas da cidade de São Paulo.
Figura 5.4 – Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira
Fonte: Emurb (2009)
5.6 Tipos de Sistemas Construtivos
O método construtivo adotado para a execução de uma ponte será influenciado por diversos fatores como: o comprimento da obra; a altura do escoramento; regime e profundidade do rio; a velocidade do rio; a capacidade de suporte do terreno de fundação, que definirá o custo financeiro da infraestrutura; disponibilidade de equipamento da empresa que executará o projeto; o cronograma físico da obra; além da economia (ALMEIDA, 2000).
5.6.1 Execução sobre Escoramentos
O processo executivo de pontes sobre escoramentos é o mais antigo sistema utilizado na construção de uma OAE. O escoramento pode ser fixo ou ser uma combinação de escoramento móvel com fôrmas deslizantes (DNIT, 1996).
O escoramento fixo pode ser contínuo, com a utilização de pontaletes, ou misto, utilizando-se torres e perfis ou treliças.
A apresentação de um projeto de escoramento deverá ser compatível com o tipo de obra e com o plano de concretagem a serem utilizados na obra, onde cuidados especiais devem ser tomados com movimentações dos equipamentos, concretagens assimétricas e protensões que transferem e concentram cargas (DNIT, 1996).
5.6.2 Lançamento por Treliças
Numa ponte constituída por vigas pré-moldadas de peso elevado, é recomendável a utilização de treliças de lançamento. O sistema, formado por um par de treliças, desloca-se longitudinal e transversalmente, sendo a viga a ser posicionada suportada por guinchos que, por sua vez, possuem um sistema de deslocamento longitudinal independente, sobre a treliça. O posicionamento de uma viga é feito através do deslocamento inicial da treliça para o vão de lançamento, com viga ancorada na região correspondente ao vão anterior; após ancoragem da treliça no pilar subsequente, a viga é deslocada entre o par de treliças e colocada na sua posição definitiva (Figura 5.5 e 5.6) (DNIT, 1996).
Figura 5.5 – Lançamento de Viga por treliça
Fonte: Dnit (1996)
Figura 5.6 - Seção transversal de uma treliça
Fonte: Dnit (1996)
Figura 5.7 – Ponte sobre a Represa Guarapiranga executada com vigas pré-moldadas lançadas com treliça metálica
Fonte: Dersa (2009)
5.6.3 Sistema por Empurramentos Sucessivos
Neste método, a superestrutura é fabricada nas margens e empurrada para sua posição ao longo dos vãos, funcionando em balanço à medida que vai avançando, até encontrar o próximo apoio. Cada segmento é executado sobre fôrmas metálicas fixas, sendo concretado contra o anterior já concluído, o que permite a continuidade da armadura na região das juntas. A estrutura é empurrada por macacos hidráulicos e sobre aparelhos de apoio deslizantes de teflon sobre os pilares, que podem ser permanentes ou provisórios, dependendo do tamanho do vão. Uma vez que o trecho dianteiro da estrutura fica em balanço até alcançar os apoios, utiliza-se uma treliça metálica fixada no trecho dianteiro que alcança o apoio antes da estrutura, diminuindo o balanço e reduzindo o momento negativo durante a fase construtiva.
5.6.4 Sistema em Balanços Sucessivos
O processo executivo de balanços sucessivos tem sido muito utilizado e desenvolvido nos últimos anos. O processo consiste na execução da estrutura em segmentos, aduelas de comprimento variável de 3 a 10 metros, constituindo balanços que, em geral, são equilibrados pelo avanço simultâneo dos balanços dos vãos vizinhos (DNIT, 1996).
É atribuído ao engenheiro Emílio Baumgart, a construção da primeira ponte em concreto empregando a técnica de balanços sucessivos. Trata-se da ponte sobre o rio do Peixe ligando as cidades de Herval do Oeste e Joaçaba, em Santa Catarina. Construída em 1930, com um vão central de 68m.
Esta ponte foi destruída pela enchente que ocorreu na região em 1983.
Figura 5.8 – Vista da primeira ponte em balanços sucessivos sobre o rio Peixe, SC.
Fonte: IME (2009)
Posteriormente, com o desenvolvimento da tecnologia de concreto protendido, no início da década de 1950, o processo teve um grande impulso, principalmente na Alemanha, de forma a consagrá-lo como um dos principais processos para construção de pontes.
O processo é particularmente indicado para as seguintes situações:
· Quando a altura da ponte em relação ao terreno é grande;
· Em rios com correnteza violenta e súbita;
· Em rios e canais onde é necessário obedecer gabaritos de navegação durante a construção.
Geralmente, a execução ocorre de forma simétrica em relação ao apoio até metade dos vãos adjacentes a ele, logo depois o vão é fechado, não havendo assim a necessidade de se utilizar articulações centrais; esse procedimento é, então, repetido para os vãos vizinhos. Ocorrem, assim, poucos momentos de desequilíbrio podendo-se projetar os dispositivos de engastamento no apoio, sempre exigidos no processo, de uma maneira mais econômica (DNIT, 1996).
Quando os balanços são desiguais, ou se pretende partir de um apoio para os seguintes em execução contínua, é usual a utilização de apoios provisórios intermediários ou estais ajustáveis ao desenvolvimento do vão, suportados por torres provisórias e ancorados no apoio anterior (DNIT, 1996).
Os segmentos de aduela podem ser concretados no local ou podem ser pré- moldadas. No método executivo feito no local, a concretagem é executada através de formas deslocáveis em balanço, suportadas pelos trechos já concluídos (DNIT, 1996).
No caso das aduelas pré-moldadas, estas são moldadas contra a face frontal da aduela imediatamente anterior, de modo a obter-se o maior ajustamento possível nas superfícies a serem ligadas futuramente (DNIT, 1996).
A ligação entre as aduelas pré-moldadas é feita por meio de cabos de protensão, que podem ou não fazer parte da cablagem definitiva do trecho, e com o auxílio de cola polimerizável à base de resina epóxi, aplicada às juntas dos elementos a serem ligados (DNIT, 1996).
Figura 5.9 – Execução de balanço sucessivo com aduelas pré-moldadas
Fonte: Dersa (2009)
Parte ou a totalidade dos cabos definitivos podem ser passados posteriormente e protendidos em aberturas deixadas nas aduelas, foradas juntas, permitindo maior rendimento e independência das operações de montagem e de protensão definitiva. Essa, por sua vez, e também a operação de injeção dos cabos, podem, assim, ser efetuadas no interior do caixão, com maior conforto, segurança e controle. É possível, também, executar os vãos continuamente, sem obedecer à simetria em relação aos diversos apoios, através de solução em estais provisórios (DNIT, 1996).
Estruturalmente, a diferença entre os processos em aduelas pré-moldadas e aduelas concretadas no local reside essencialmente na grande dificuldade de, no primeiro caso, prover as juntas de armadura passiva, destinada a manter a homogeneidade da seção transversal no controle da fissuração da peça; daí resulta a necessidade de serem projetadas seções com protensão completa, aumentando o consumo de materiais (DNIT, 1996).
O número e o comprimento das treliças são determinados em função da geometria e peso da aduela a ser concretada. Os vigamentos transversais e os pendurais são também dimensionados em função da aduela (DNIT, 1996).
Figura 5.10 – Escoramento superior para balanço sucessivo – tipo treliçado
1) viga principal, formado por treliças moduladas; 2) vigamento transversal superior; 3) vigamento transversal inferior; 4) tirantes reguláveis de suspensão.
Fonte: Somaq (2009)
Figura 5.11 – Avanço das treliças na execução das aduelas
Fonte: Dnit (1996)
Figura 5.12 – Sequência executiva de uma ponte em balanço sucessivo
Fonte: Dersa (2009)
5.7 Dimensionamento de Pontes
São muitas as condicionantes dentro do cálculo de uma ponte. Algumas estão citadas abaixo.
5.7.1 Forças Externas
As cargas permanentes são representadas pelo peso próprio dos elementos estruturais e também dos elementos que estão permanentemente fixos à estrutura da ponte, tais como guarda-corpo, guarda-rodas, defensas, passeio, pavimentação, postes de iluminação, trilhos, lastro, etc. (MARCHETTI, 2008).
Ainda segundo ao autor, as cargas permanentes podem ser de dois tipos:
a) Distribuídas;
b) Concentradas.
No caso de cargas permanentes distribuídas, usa-se o volume relativo ao comprimento unitário do elemento.
Tabela 5.1 – Peso específico dos materiais
P. Específico P. Específico
Material
(tf/m³)	(kN/m³)
Concreto armado	2,5	25
Concreto protendido	2,5	25
Concreto simples	2,2	22
Aço	7,85	78,5
Madeira	0,8	8
Fonte: Marchetti (2008)
5.7.2 Cargas Móveis
De acordo com a ABNT (1984), são um sistema de cargas representativo dos valores característicos dos carregamentos provenientes do tráfego a que a estrutura está sujeita em serviço. As cargas móveis de uma ponte rodoviária são chamadas de trens-tipo.
Ainda segundo a ABNT (1984), quanto às cargas móveis, as pontes estão divididas em três classes:
1) Classe 45 – na qual a base do sistema é um veículo-tipo de 450 kN de peso total;
2) Classe 30 – na qual a base do sistema é um veículo-tipo de 300 kN de peso total;
3) Classe 12 – na qual a base do sistema é um veículo-tipo de 120 kN de peso total.
Os trens-tipos compõem-se de um veículo e de cargas uniformemente distribuídas, sendo possíveis três tipos. A área ocupada pelo veículo é supostamente retangular, com 3,0m de largura e 6,00m de comprimento.
Tabela 5.2 – Cargas dos veículos
	
Classe
da ponte
	Veículo
	Carga uniformemente distribuída
	
	
Tipo
	Peso total
	P
	p’
	Disposição da carga
	
	
	kN
	tf
	kN/m²
	kgf/m²
	kN/m²
	kgf/m²
	
	45
	45
	450
	45
	5
	500
	3
	300
	Carga p em toda
a pista
	30
	30
	300
	30
	5
	500
	3
	300
	Carga p' nos
passeios
	12
	12
	120
	12
	4
	400
	3
	300
	
Fonte: ABNT (1984)
Figura 5.13 – Veículo-tipo
Fonte: ABNT (1984)
Tabela 5.3 – Características dos veículos
	
	Unida
de
	
Tipo 45
	
Tipo 30
	
Tipo 12
	Quantidade de eixos
	Eixo
	3
	3
	2
	Peso total de veículo
	kN‐tf
	450 ‐ 45
	300 ‐ 30
	120 ‐ 12
	Peso de cada roda dianteira
	kN‐tf
	75 ‐ 7,5
	50 ‐ 5
	20 ‐ 2
	Peso de cada roda traseira
	kN‐tf
	75 ‐ 7,5
	50 ‐ 5
	40 ‐ 4
	Peso de cada roda intermediária
	kN‐tf
	75 ‐ 7,5
	50 ‐ 5
	‐
	Largura de contato b1 de cada roda dianteira
	m
	0,50
	0,40
	0,20
	Largura de contato b3 de cada roda traseira
	m
	0,50
	0,40
	0,30
	Largura de contato b2 de cada roda
intermediária
	m
	0,50
	0,40
	‐
	Comprimento de contato de cada roda
	m
	0,20
	0,20
	0,20
	Área de contato de cada roda
	m²
	0,20 x b
	0,20 x b
	0,20 x b
	Distância entre os eixos
	m
	1,50
	1,50
	3,00
	Distância entre os centros de roda de cada eixo
	m
	2,00
	2,00
	2,00
Fonte: ABNT (1984)
Figura 5.14 – Trens-tipo
Fonte: ABNT (1984)
5.7.3 Cálculo do Momento Fletor e Força Cortante
Para cada seção de cálculo da estrutura, são traçadas as linhas de influência de momento fletor e esforço cortante e, em seguida, é posicionado o trem-tipo calculado nas posições mais desfavoráveis (ou seja, nas posições que provocam os maiores esforços), obtendo-se assim as envoltórias de momento fletor e esforço cortante. Sendo a viga dimensionada para os valores dessas envoltórias, a resistência estará garantida para qualquer posição da carga móvel sobre o tabuleiro, uma vez que as solicitações correspondentes a esta posição particular serão inferiores às que foram empregadas no dimensionamento (MARCHETTI, 2008).
5.7.4 Cálculo das Reações de Apoio
Segunda Marchetti (2008), as reações de apoio provocadas pela carga móvel são obtidas com as linhas de influência de reação de apoio, procedendo-se de forma semelhante à indicada no cálculo dos momentos fletores e esforços cortantes.
5.7.5 Envoltória de Solicitações em Serviço
Somando-se as solicitações devido ao peso próprio com as provocadas pela carga móvel, já acrescidas do efeito de impacto, obtêm-se os valores das envoltórias de solicitações, as quais são utilizadas no dimensionamento das armaduras nas diversas seções da estrutura. Essas solicitações são denominadas em serviço, uma vez que elas representam as solicitações efetivas nas vigas principais da superestrutura (MARCHETTI, 2008).
5.7.6 Forças Acidentais ou Adicionais
Segundo Marchetti (2008), ao contrário das forças principais de cálculo, as forças acidentais não são necessariamente consideradas em qualquer tipo de ponte. Geralmente, essas forças acidentais só são levadas em conta no cálculo da
infraestrutura. Seus valores são estabelecidos através de normas, que variam de um país para outro. Os principais tipos de forças acidentais (ou suas causas) a serem consideradas no cálculo das pontes são:
a) Frenagem ou aceleração;
b) Variação de temperatura;
c) Vento;
d) Retração do concreto;
e) Deformação lenta;
f) Impacto lateral;
g) Força centrífuga;
h) Protensão;
i) Atrito nos apoios;
j) Recalque de apoio;
k) Empuxo de terra ou água;
l) Força no guarda-corpo;
m) Força no guarda-rodas;
n) Pressões causadas pela água nos pilares;
o) Ação da neve;
p) Forças sísmicas;
q) Impacto nos pilares;
r) Força de construção.
5.8 Protensão
A protensão pode ser definida como o artifício de introduzir, numa estrutura, um estado prévio de tensões, de modo a melhorar sua resistência ou seu comportamento, sob ações de diversas solicitações (PFIEL, 1988).
Ainda segundo o autor, a protensão do concreto é feita por meio de cabos de aço, que são esticados e ancorados nas extremidades. Os cabos de aço, também são denominados armaduras de protensão e, podem ser pré-tensionadas ou pós- tensionadas.
De acordo com Pfeil (1988), nas estruturas com armação pré-tensionadas, a armadura fica aderente ao concreto em toda extensão da peça. Nas estruturas com armadura pós-tensionadas, os cabos são esticados após a cura do concreto. A armadura protendida é ancorada nas extremidades da estrutura, podendo ficar aderente ao concreto por meio de uma injeção de nata de cimento na bainha que a envolve. A protensão dos cabos é feita com a utilização de “macacos hidráulicos” ou “talhas”. Abaixo alguns tipos de aços para protensão existentes no mercado:
Tabela 5.4 – Características dos fios para protensão aliviados – RN
Fonte: Arcelor (2009)
Tabela 5.5 – Características dos fios para protensão estabilizados – RB
Fonte: Arcelor (2009)6 ESTUDO DE CASO
O presente estudo de caso foi realizado, tendo como objeto de estudo, a ponte sobre a Represa Billings, que faz parte do Rodoanel Mário Covas.
A obra está sendo construída por uma empresa de engenharia contratada pela DERSA (Desenvolvimento Rodoviário S.A) – empresa pública de capital misto, que é a responsável pelo empreendimento.
A realização do estudo de caso está baseada, inicialmente, na análise dos projetos executivos fornecidos pela empresa construtora. Para um perfeito entendimento de toda obra, foram analisados todos os projetos e documentos, como: relatório de sondagens e batimetria, plantas das fundações, dos pilares, e por fim de toda superestrutura. Foi ainda feito uma análise do memorial de cálculo, bem como dos critérios considerados para o dimensionamento.
Ao fim da análise dos documentos, passou-se a estudar o processo executivo da superestrutura da ponte, executada em “balanços sucessivos” moldados no local. O enfoque principal do trabalho se deu na execução de todo o ciclo de um vão típico da superestrutura da ponte: a execução da aduela zero e de disparo, realizadas de forma simultânea, passando pela execução dos diversos módulos de aduelas, finalizando com a execução da aduela de fechamento.
6.1 O Rodoanel Mario Covas
Apontado como a principal solução para diminuir os congestionamentos na Região Metropolitana de São Paulo, o Rodoanel Mario Covas é considerado um empreendimento nacional, uma vez que facilitará o fluxo de cargas que seguem para os países integrantes do MERCOSUL (Mercado Comum do Sul) e para o Porto de Santos e, também, os deslocamentos de cargas entre o norte e sul do país, reduzindo o custo Brasil. O projeto contempla dispositivos e medidas operacionais visando à redução de consequências de acidentes com cargas perigosas, controlando e impedindo a contaminação ambiental. Incorporará os mais recentes
avanços tecnológicos, tais como monitoramento através de câmeras de TV, informações ao usuário através de painéis de mensagens variáveis, o que permitirá interagir e atender, imediatamente, as ocorrências e apoiar os usuários em qualquer tipo de situação.
O Rodoanel Mário Covas será uma via expressa com cerca de 170km de extensão e duas pistas de 3 a 4 faixas de rolamento por sentido localizado a uma distância variável de 20 a 40km do centro de São Paulo, contornando toda sua Região Metropolitana. Serão interligadas por ele, com acessos restritos, as 10 rodovias que convergem à metrópole (Bandeirantes, Anhangüera, Castello Branco, Raposo Tavares, Régis Bittencourt, Imigrantes, Anchieta, Ayrton Senna, Dutra e Fernão Dias) facilitando o tráfego de passagem por São Paulo. Também estão previstos acessos a algumas vias metropolitanas importantes como as avenidas Raimundo Pereira de Magalhães e dos Autonomistas em Osasco (Trecho Oeste), Papa João XXIII em Mauá (Trecho Sul), Inajar de Souza (Trecho Norte) e a SP-66 (Trecho Leste) (DERSA, 2009).
Figura 6.1 – Mapa representativo do Rodoanel Mario Covas: Amarelo – Trecho Oeste; Azul Escuro – Trecho Sul; Azul Claro – Trecho Leste; Vermelho – Trecho Norte.
Fonte: DER (2009)
6.1.1 Trecho Sul
No projeto, a Dersa (2008) define o início do Trecho Sul na Rodovia Régis Bittencourt (continuação do Trecho Oeste), passando pelas rodovias Imigrantes e Anchieta, até chegar à Avenida Papa João XXIII, no município de Mauá.
A área de influência do empreendimento abrange os municípios de São Paulo, Embu, Itapecerica da Serra, Embu-Guaçu, São Bernardo do Campo, Santo André, Ribeirão Pires e Mauá. A construção deste Trecho facilitará também o acesso ao Porto de Santos. A construção do Trecho Sul se faz absolutamente necessária em vista, entre outros fatores, dos constantes engarrafamentos na Avenida dos Bandeirantes ocasionados pelo tráfego de passagem de caminhões e carretas.
Entre as dificuldades que serão enfrentadas para construir o novo trecho estão a topografia muito acidentada, os setores urbanos consolidados ou em vias de consolidação, as áreas de proteção ambiental e as áreas de proteção aos mananciais.
O Trecho Sul terá cerca de 62km de extensão e ligando a cidade de Mauá (Rodovia Anchieta – futura ligação com Trecho Leste Anchieta até a cidade de Itapecerica da Serra (Rodovia Régis Bittencourt – ligação com Trecho Oeste) (DERSA, 2009).
6.2 Caracterização do Empreendimento
A ponte sobre a Represa Billings faz parte do trecho sul do Rodoanel Mario Covas, atualmente em construção, e está localizada dentro da cidade de São Paulo.
A obra-de-arte é formada por duas pontes (Pista Externa e Pista Interna). Possui largura de 16,10m e leito carroçável de 15,20m, e 650,00m de comprimento. É constituída de sete vãos, sendo cinco deles com extensão de 100,00m e os dois restantes (extremos) com extensão de 75,00m cada um.
A infraestrutura (fundação) é composta de blocos de concreto apoiados sobre estacas pré-moldadas de concreto protendidas (apoios) e por tubulões (encontros).
A mesoestrutura é formada por dois pilares por apoio, sendo estes iguais nas dimensões, variando somente a altura que é definida em função do caimento da pista definido no projeto geométrico.
A superestrutura é formada por aduelas do tipo caixão moldada no local. Sendo adotado como método executivo para as aduelas o sistema de balanços sucessivos.
Figura 6.2 – Localização geográfica da Ponte sobre a Represa Billings
Fonte: Google (2009)
6.3 O projeto Executivo
O cálculo da estrutura foi feito com o auxílio dos programas Midas e Strap. O programa Midas foi utilizado para a determinação dos esforços nos elementos
estruturais. Para simular os elementos estruturais como estacas, pilares, caixões utilizando elementos de barras.
O Strap foi utilizado para a determinação de esforços em determinados elementos estruturais como a laje superior do caixão.
A estrutura foi modelada de acordo com as características geométricas especificadas e o dimensionamento foi feito de acordo com os procedimentos vigentes nas normas atuais.
Figura 6.3 – Vista lateral do modelo de cálculo
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.4 – Perspectiva superior do modelo de cálculo
Fonte: Dersa (2009)
Especificações técnicas consideradas no cálculo estrutural:
· Trem-tipo 45
· Concreto:
Caixão da superestrutura: 35MPa Pilares do balanço sucessivo:	30Mpa
Blocos e travamentos: 25MPa Estacas pré-moldadas: 40 MPa
· Aço:
CA-50: 500MPa
CP-190RB: 1.900MPa
O desenho geométrico da estrutura foi desenvolvido com o intuito de proporcionar além da segurança e rigidez exigidas, maior praticidade na execução e uma economia de recursos com a utilização de dimensões racionalizadas das peças, bem como de um desenho simplificado, que leva a uma maior rapidez no momento da execução (armação e formas) A seguir alguns detalhes do projeto executivo.
Figura 6.5 – Perfil e corte das estacas pré-moldadas de concreto protendido
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.6 – Bloco de coroamento sobre estacas e vigas de travamentos dos blocos
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.7 – Cortes longitudinais e transversais dos blocos de coroamento, pilares, aduela zero e aduela de disparo
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.8 – Corte longitudinal típico das aduelas que compõem o balanço sucessivo
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.9 – Esquema de posicionamento dos cabos de protensão das aduelas
Fonte: Dersa (2008)
Figura 6.10 – Tabela de aço protendido
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.11 – Posicionamento da treliça na aduela
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.12 – Vista longitudinal do vão típico
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.13 – Vista longitudinal do vão extremo
Fonte: Dersa (2009)
6.4 O processo Executivo da Infraestrutura e Mesoestrutura da Ponte
A execução da ponte se iniciou com a cravação das estacas pré-moldadas, sendo feito na sequência os blocos de coroamento e os pilares, completando, assim, a infraestrutura e a mesoestrutura da obra. A seguir, uma abordagem sucinta dessas etapas.
6.4.1 Cravação das Estacas Pré-moldadas de Concreto
No trecho da ponte sobre a represa, a cravação foifeita por um equipamento flutuante, constituído basicamente por um guindaste sobre esteiras, uma guia de cravação, um gabarito para fixação da guia, e um martelo hidráulico. As estacas foram cravadas empregando-se uma guia de cravação que foi fixada pelo gabarito em duas estacas anteriores já cravadas.
Figura 6.14 – Ilha de cravação, com a estaca sendo preparada para cravação
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.15 – Conjunto de estacas cravadas a espera de serem arrasadas
Fonte: Dersa (2009)
6.4.2 Contraventamento das Estacas
O contraventamento foi executado para a fixação das estacas entre si, nas direções longitudinais e transversais, com o objetivo de impedir seu deslocamento horizontal durante a execução dos trabalhos. O contraventamento, porém, tinha como finalidade principal o escoramento das formas de fundo dos blocos de coroamento.
Figura 6.16 – Posicionamento do contraventamento
Fonte: Dersa (2009)
6.4.3 Blocos de Coroamento
Os blocos de coroamento foram executados em três etapas, em volumes variáveis. Essa medida foi tomada com a finalidade de impedir que houvesse um aquecimento indesejado do concreto, visto que se tratava de um grande volume de mistura, e também para reduzir o peso apoiado sobre os escoramentos.
Figura 6.17 – Execução de uma etapa do bloco de coroamento
Fonte: Dersa (2009)
6.4.4 Pilares
Os pilares foram executados com a utilização de formas trepantes, sendo as concretagens divididas em três etapas, com uma altura variável para cada conjunto de pilares, visto que a altura total de projeto variava entre 6,00m e 9,00m de altura aproximadamente.
Figura 6.18 – Execução de uma etapa do pilar
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.19 – Conjunto de pilares executados
Fonte: Dersa (2009)
6.5 Superestrutura em Balanços Sucessivos
A execução de toda a superestrutura da ponte, feita em no sistema de balanços sucessivos, será apresentada a seguir. Será apresentado o processo desde a montagem da treliça, armação e forma, concretagem e a protensão das aduelas.
6.5.1 Aduela Central (zero) e Aduelas de Disparo
As lajes inferiores das aduelas zero e das aduelas de disparo foram escoradas sobre andaimes tubulares, sendo que nas aduelas de disparo os escoramentos foram feitos em leque (Figura 6.20 e 6.21).
Figura 6.20 – Montagem do cimbramento em leque
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.21 – Forma de fundo da aduela zero e de disparo
Fonte: Dersa (2009)
As paredes das aduelas zero e aduelas de disparo foram executadas com a utilização de formas trepantes, divididas em cinco etapas.
Na primeira etapa foi executada a laje de fundo e o inicio das paredes com uma altura de 50cm (Figura 6.22).
Figura 6.22 – Execução da etapa inicial da aduela zero e aduela de disparo
Fonte: Dersa (2009)
Nas	três	etapas	seguintes	foram	executadas	as	paredes	em	avanços	de aproximadamente 2,00m (Figura 6.23 e 6.24).
Figura 6.23 – Execução da 2ª etapa da aduela zero e disparo
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.24 – Execução da 3ª etapa da aduela zero e de disparo
Fonte: Dersa (2009)
O cimbramento das lajes superiores foi executado em com elementos tubulares em conjunto com perfis metálicos (Figura 6.25), ocorrendo posteriormente a concretagem das aduelas zero e de disparo.
Figura 6.25 – Montagem de formas e armação da ultima etapa
Fonte: Dersa (2009)
A execução da protensão determina a finalização de toda a execução da aduela de zero e de disparo (Figura 6.26).
Figura 6.26 – Aduelas zero e aduela de disparo totalmente executadas
Fonte: Dersa (2009)
6.5.2 Aduelas em Balanços Sucessivos
Os preparativos para a execução dos balanços sucessivos se iniciaram com a montagem das treliças em solo. Logo em seguida, com auxílio de flutuantes e de um guindaste, as treliças foram içadas e posicionadas sobre as aduelas zero e de disparo (Figura 6.27 a 6.30).
Figura 6.27 – Montagem da treliça em solo
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.28 – Montagem da treliça sobre as aduelas zero e de disparo
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.29 – Contrapeso para sustentação e equilíbrio da treliça sobre o apoio
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.30 – Trilho existente para permitir a movimentação da treliça sobre o apoio
Fonte: Dersa (2009)
As formas aparentes foram “pré-montadas” em solo, sendo posteriormente içadas e fixadas na treliça (Figura 6.31 e 6.32).
Figura 6.31 – Forma plana aparente a ser utilizada na execução do balanço sucessivo
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.32 – Forma plana aparente sendo fixadas na treliça
Fonte: Dersa (2009)
As aduelas moldadas no local, em balanços sucessivos, foram executadas tendo sempre a mesma sequência executiva, somente alterando-se a altura à medida que estas avançavam para o meio do vão.
Todas as aduelas foram executadas com os seguintes procedimentos:
a) Avanço da treliça de escoramento em balanço, através da retirada dos tirantes traseiros de chumbamento desta na aduela anterior e troca das cangas (tirantes de suporte do tabuleiro inferior) para tirantes externos para a referida movimentação;
b) Correção do nivelamento da forma de fundo, função da redução de altura da nova aduela, através do aparafusamento e redução de altura das cangas;
c) Adequação das formas laterais função da nova altura desta nova aduela, adaptando-a às formas de fundo e às formas internas da seção caixão;
d) Limpeza das formas, posicionamento das armaduras de aço CA-25 e de aço CA-50 e concretagem da aduela;
e) Cura do concreto até que este atinja a resistência especificada e o módulo de deformação longitudinal;
f) Protensão dos cabos que saem nesta e na aduela simétrica do outro lado do pilar, através da utilização de no mínimo dois macacos de protensão, acoplados a bombas elétricas de alta pressão. Esta protensão deverá ser feita em cada cabo de cada alma da seção caixão, obedecendo-se a sequência especificada de protensão;
g) Liberada a protensão, através da verificação dos alongamentos reais, a treliça poderá ser novamente movimentada para dar sequência à execução de uma nova aduela.
Figura 6.33 – Montagem da forma da parte inferior da aduela
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.34 – Armação da face inferior da aduela
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.35 – Armação e forma do fundo e das laterais da aduela
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.36 – Concretagem da laje de fundo e metade das paredes laterais da aduela
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.37 – Concretagem de etapa da aduela
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.38 – Retirada de corpo de prova para controle tecnológico do concreto
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.39 - Armação e forma da do complemento da parede da aduela e laje superior
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.40 – Concretagem da laje superior concluída
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.41 – Movimentação da treliça
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.42 – Montagem das formas da aduela
Fonte: Dersa (2009)
6.5.3 Protensão das Aduelas
A protensão das aduelas ocorreu logo após a cura do concreto, com a apresentação das resistências mínimas exigidas em projeto. Segue a seguir os procedimentos que estiveram envolvidos na protensão das aduelas:
a) Aço
O aço para armadura de protensão definido em projeto foi o de cordoalha da categoria CP-190RB 7Ø15,20mm. O recebimento do aço na obra, bem cada partida recebeu um controle rigoroso, onde as barras possuíam uma numeração para identificação.
A estocagem do aço ocorreu sempre em um local abrigado das intempéries sobre estrados acima de piso de concreto ou num nível acima do terreno natural;
b) Bainhas
As bainhas eram de aço flexível normal, isso foi necessário devido à colocação do cabo e bainha ao mesmo tempo na forma;
c) Fabricação e Colocação dos Cabos
Os cabos foram fabricados em bancadas localizadas junto ao canteiro da frente de serviço. Estes foram colocados nas bainhas antes da colocação destas nas formas ou após a concretagem.
A colocação dos cabos obedeceu essencialmente ao especificado no projeto, principalmente quanto às cotas nas seções determinadas, que eram pontos obrigatórios de passagem de cada cabocorrespondente. O correto posicionamento dos cabos foi garantido por gabaritos executados em barra de aço soldados entre si, formando quadros de apoio resistentes.
A fixação das bainhas nas zonas das ancoragens foi feita de modo a garantir rigidez dos conjuntos. O eixo das bainhas ficou coincidente com os das ancoragens correspondentes, pelo menos em um comprimento de 40,00cm.
As bainhas tiveram os furos vedados, apresentando um determinado corte que possibilitou a entrada da nata de concreto nos purgadores e nas respectivas mangueiras flexíveis. Os locais de colocação dos purgadores obedeceram às indicações do projeto, sendo fixados nos cabos curvos os pontos altos, bem como, os pontos baixos nos cabos longos e de grandes desníveis;
d) Plano de Protensão
Antes da protensão, era necessária a posse de alguns documentos, que continham:
· Os alongamentos e as forças de protensão previstos para cada cabo;
· Resistência máxima do concreto na ocasião da protensão definida pelos corpos de prova cilíndricos;
· Número de fases de protensão e o seu desenvolvimento, além da ordem de colocação dos cabos em tensão;
· Recomendação para o descimbramento a cada fase de protensão.
Para a execução da protensão os seguintes procedimentos foram adotados:
· A superfície de contato, bem como as cordoalhas, foram limpas com escova de aço;
· Os equipamentos de protensão deviam conter os certificados de calibração com data recente, bem como conservados e sem desgastes acentuados;
· A protensão obedeceu à sequencia e valores definidos no projeto executivo;
· Para cada fase será elaborado o correspondente boletim.
e) Injeção de Calda de Cimento
Inicialmente ocorreu uma injeção com água para limpeza e remoção de eventuais resíduos no interior da bainha e para se detectar eventuais vazamentos.
A pasta foi preparada em um reservatório misturador com um agitador elétrico, com haste munida de hélice. Em seguida foram iniciadas as verificações de fluidez com o cone de Marshall, durante 3 horas, em intervalos de 15 minutos, obedecendo aos valores especificados. Atendida a fluidez exigida, a pasta foi ensaiada quanto a outras propriedades requeridas, sendo o último elemento obtido, a resistência mecânica.
A injeção de cabos verticais e inclinados foi efetuada pelas extremidades baixas, evitando o aprisionamento do ar. A injeção de cabos com várias curvaturas foi iniciada por uma das extremidades e à medida que a pasta foi saindo nos purgadores intermediários e com a mesma consistência, esses purgadores foram bloqueados, sucessivamente até a pasta sair na extremidade final do cabo.
f) Fechamento dos Nichos
Terminada a injeção, os excessos dos cabos e fios de protensão foram cortados e os nichos das ancoragens foram fechados com argamassa de cimento e areia.
Figura 6.43 – Macaco hidráulico para protensão da aduela executada
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.44 – Execução da protensão da aduela
Fonte: Dersa (2009)
TABELA DE PROTENSÂO
OBRA : RODOANEL MARIO COVAS
 (
Elem. 
estrutural
 
:P4e-
 
AD5
Data : 10/09/2009 
Tipo
 
do
 
cabo:
 
12
 
Ø
 
15,2
 
mm
Macaco
 
cm²
437,49 
Cabo
 
No
C26E
L.
 
Cabo.
 
m
54,70 Na0:
237
 
Tf
Eteór
 
Kn/mm2
196
Al.
 
Teór.
360
 
mm
Ereal
 
Kn/mm2
194,8
Al.
 
Corr.
355
 
mm
STeór 
 
mm2
1.680,00
Perda
equip.=3 %
Pressão M áx.
547
(B A R ) 
=
Sreal
mm2
1.714,76
PRESSÃO
( BAR )
ALONGAMENTOS
SOMA
( MM
 
)
A lo ngamento
To tal ( mm)
372
LADO A
LADO B
100
-
-
-
200
33
30
63
T recho Livre
(mm)
-5 
300
64
78
142
400
102
96
198
500
122
146
268
A lo ngamento
F inal (mm) 
367
547
139
160
299
P. CRAV.
6
6
D esvio
P
 
ercentual
da
3,4 
so
 
ma
 
do
 
s
 
A
 
lo
 
ng.
) (
Elem. 
estrutural
 
:P4e-
 
AD5
Data : 
10/09/2009 
Tipo
 
do
 
cabo:
 
12
 
Ø
 
15,2
 
mm
Macaco
 
cm²
437,49 
Cabo
 
No
C26D
L.
 
Cabo.
 
M
54,70 Na0:
237
 
Tf
Eteór
 
Kn/mm2
196
Al.
 
Teór.
360
 
mm
Ereal
 
Kn/mm2
190,4
Al.
 
Corr.
357
 
mm
STeór 
 
mm2
1.680,00
Perda
equip.=3 %
Pressão
( 
BAR
 
)
M
 
áx.
=
547
Sreal
mm2
1.743,48
PRESSÃO
( BAR )
ALONGAMENTOS
SOMA
( MM
 
)
A lo ngamento T o tal ( mm) 
372 
LADO A
LADO B
100
-
-
-
200
35
30
65
T recho Livre
(mm) 
-5 
300
70
55
125
400
95
95
190
500
119
135
254
A lo ngamento
Final ( mm)
367
547
140
161
301
P. CRAV.
6
6
Desvio
P
 
ercentual
da 
so
 
ma
 
do
 
s
 
A
 
lo
 
ng.
2,8
)
Figura 6.45 – Tabela de controle da execução da protensão, contendo as cargas de protensão e os alongamentos aferidos.
Fonte: Dersa (2009)
A figura 6.45 apresenta uma tabela, que foi utilizada em campo para o controle das etapas de protensão. A tabela contém todas as informações necessárias para o técnico realizar a protensão corretamente, como as características do cabo, valores relativos ao alongamento teórico e corrigido do cabo, e informações relativas ao macaco hidráulico.
Em cada etapa de protensão, com as cargas definidas pelo projetista, efetua-se a medição para aferir os alongamentos efetivos. Faz-se em seguida, a análise do alongamento total e compara-se com os valores teóricos, e verifica se os resultados encontrados estão dentro dos limites estabelecidos.
6.5.4 Aduela de Fechamento
A aduela de fechamento (Figura 6.46), que normalmente tem um comprimento menor que as demais aduelas, foi executada logo em seguida ao término das aduelas. Isso foi necessário tendo em vista a ocorrência das maiores deformações dos balanços já formados.
Seu escoramento normalmente é executado através do penduramento de tirantes nas pontas das ultimas aduelas, os quais sustentarão um estrado inferior de escoramento desta. Porém foi utilizada a treliça metálica usada nos balanços sucessivos como apoio para o escoramento das formas.
A execução foi feita, em primeiro lugar concretando a laje de fundo e logo após, executada as almas e a laje superior. A resistência à compressão deste concreto precisou apresentar uma rápida resistência, para que pudesse ser dada, o mais rápido possível, a protensão de ligação.
Figura 6.46 – Execução da aduela de fechamento, ocorrendo o fechamento do vão
Fonte: Dersa (2009)
O vão central da ponte (Figuras 6.47 e 6.48), é executada de modo similar aos demais vãos, até o momento da execução da aduela 8.
A aduela seguinte é executada na forma de um “dente”, sendo executadas sobre ela, as “almofadas” que receberão os aparelhos de apoio metálico. Os apoios metálicos são do tipo “fixo” e “movimento unidirecional”.
São essas características que garantem que a ponte trabalhará de acordo com o seu modelo estrutural.
Figura 6.47 – Içamento da treliça para cimbramento do vão central da ponte
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.48 – Vista superior da concretagem da laje do vão central
Fonte: Dersa (2009)
Figura 6.49 - Vista lateral da ponte executada
Fonte: Dersa (2009)
7 ANALISE DOS RESULTADOS
A execução de uma ponte requer uma técnica apurada, e uma aplicação correta dos procedimentos descritos em Norma. A situação se torna mais delicada se as condições locais forem adversas.
A ponte executada sobre um curso d’água exigiu total sinergia de todas as áreas da empresa executora da obra. Tanto o departamento de suprimentos, responsável pela chegada dos materiais à frente de serviço, quanto da equipe de produção, passando pelos gestores da segurança do trabalho, que exercem um papel fundamental na obra (são inúmeros os riscos envolvidos numa obra desse tipo). A grande concentração de mão-de-obra numa área de risco exigiu um treinamento e conscientização constantes. A necessidade de se trabalhar em mais de um apoio ao mesmo tempo, para cumprir os prazos, foi um fator crítico dentro do planejamento da obra. Cada apoio iniciado representava a necessidade da mobilização de um número muito grande de pessoas e equipamentos.
O prazo exíguo para a execução da obra obrigou a adoção de dois turnos. Os cuidados redobrados com a segurança dos operários proporcionaram a realização da obra com sucesso durante o período noturno, que geralmente é o mais problemático. O estabelecimento de metas também teve um papel importante para o cumprimento do cronograma proposto.
Não foi possívelavaliar o impacto financeiro das medidas adotadas para o cumprimento dos prazos, visto que não é esse o foco do trabalho, porém fica claro que esse tipo de medida impacta diretamente nos custos do empreendimento.
O trabalho foi concluído sem ter sido possível acompanhar a execução do pavimento rígido sobre o tabuleiro.
8 CONCLUSÕES
Durante a execução da obra, pode-se constatar o quão complexo é a realização de uma ponte em balanço sucessivo. Foi feito um planejamento muito bem executado e um controle diário de todas as atividades, permitindo assim um acompanhamento em tempo real do andamento da obra.
A disponibilização de treliças para a execução da obra foi um fator crítico dentro do cronograma, visto que foram executados mais de um apoio ao mesmo tempo. A disponibilidade de mão-de-obra qualificada também se apresentou como um problema, sendo necessária a formação de pedreiros, marceneiros e armadores. A presença de um corpo técnico responsável, de grande experiência, teve papel decisivo para enfrentar todos os problemas ocorridos ao longo dos mais de dois anos de obra.
Uma ponte executada em balanços sucessivos além de ter um bom aspecto arquitetônico, mostrou ser a solução possível devido às características geográficas da região. A opção pela execução das aduelas moldadas no local, preterindo-se a execução de aduelas pré-moldadas, foi definida por proporcionar uma maior agilidade e padronização das etapas construtivas, além da impossibilidade de se montar um pátio para a fabricação das aduelas em série. O aspecto financeiro entre as duas opções não pode ser aferido, por não haver estudos conclusivos.
O projeto executado na obra teve suas características modificadas em relação ao que foi proposto inicialmente. Foi possível verificar algumas diferenças de concepções entre os dois projetos, essas diferenças poderiam impactar no prazo final da obra. Ambos os projetos, porém, seriam executados em concreto moldado no local, isso fez com que os quantitativos de concreto, forma e aço não sofressem alteração consideráveis.
A execução da obra foi considerado um desafio para todos, seu término representou a superação de um ponto critico dentro do planejamento da obra como um todo.
9 RECOMENDAÇÕES
A existência de outro projeto executivo, em substituição ao inicialmente proposto, chama a atenção para a necessidade de fazer uma avaliação crítica da exequibilidade das obras projetadas. Foi possível verificar diferenças conceituais que trouxeram mais agilidade executiva ao projeto alternativo.
Durante a execução das aduelas, foi sentida a falta de um monitoramento da obra, visando acompanhar e garantir a qualidade ao longo da evolução da construção da Ponte. Esse monitoramento seria importante para, no caso de se constatarem anomalias, estas poderiam ser tratadas de imediato permitindo que sejam sanadas sem comprometer o desempenho da obra. Um sistema de monitoramento propiciaria uma maior segurança do processo construtivo, uma vez que possibilitaria saber como estão os principais elementos da obra em cada fase construtiva. O Sistema de monitoramento seria composto por: monitoramento dos níveis dos balanços sucessivos e monitoramento das deformações específicas das aduelas.
REFERÊNCIAS
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ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. Projeto e execução de pontes de concreto armado e protendido. Rio de Janeiro – NBR 7187, março de 2003.
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