PRÉ-FABRICAÇÃO DE PONTES E VIADUTOSPRÉ-FABRICAÇÃO DE PONTES E VIADUTOS

José N. Camara

OBJECTIVOS NA CONCEPÇÃO ESTRUTURAL

Eficiência EstruturalCapacidade ResistenteComportamento em Serviço

Economia

Estética

Quantidades de MateriaisProcesso Construtivo

Elegância da Obra

A UTILIZAÇÃO DA PRÉ-FABRICAÇÃO

A Economiapela racionalização de meios de construção e prazos de execução que

permite, especialmente em situações de repetitividade de soluções.

Pode recorrer-se à pré-fabricação em fábrica ou em estaleiro.

PRINCIPAIS VANTAGENS

A Eliminação parcial ou total de escoramentosdurante a fase de execução, em

zonas urbanas, sobre linhas férreas e em situações genéricas com

rasante elevada.

A Qualidade de Materiais e de Tolerânciasque permite assegurar e que são muito

difíceis de obter em estaleiro.

• A pré-fabricação tem estado associada, no passado, a soluções de qualidade

inferior com deficiente execução e pouco cuidado estético.• A existência de experiência e conhecimentos acumulados no projecto e construção

de obras betonadas “in situ”.

PRINCIPAIS RAZÕES PARA UMA MENOR UTILIZAÇÃO ATÉ

AO PRESENTE:

A UTILIZAÇÃO DA PRÉ-FABRICAÇÃO

• Necessidade de construção de um grande volume de obras, em prazos limitados e

com pouca disponibilidade de mão-de-obra.• Experiências de sucesso dentro e fora do país.• Disposições regulamentares e modelos de cálculo que enquadram melhor os

aspectos da verificação da segurança.

SITUAÇÃO ACTUAL FAVORÁVEL À PRÉ-FABRICAÇÃO:

No entanto há que ter:

Consciência de que, só optando por soluções estruturalmente eficientes e que

assegurem obras esteticamente boas, se pode obter plena aceitação no meio técnico.

PASSAGEM SUPERIOR COM POUCO CUIDADO ESTÉTICO

• Encontro muito visível

• Tabuleiro “quase” sem consola

• Ponto anguloso da rasante aparente

EVOLUÇÃO DA PRÉ-FABRICAÇÃO DE VIADUTOS

• Soluções tradicionais com vigas tipo ASTHO com fiospré-esforçados

• Soluções com vigas pré-fabricadas por pós-tensão e/oupré-tensão com cordões

− Em Portugal tem-se utilizado, em geral, a pós-tensão e quase sempre,também, com aproximadamente 1/3 do pré-esforço sendo decontinuidade.

− Em Espanha e noutros países adoptaram-se soluções com continuidade limitada à laje do tabuleiro (sem união dos topos das vigas por carlingas limitada à laje do tabuleiro (sem união dos topos das vigas por carlingas ou juntas pré-esforçadas). Cremos que esta ligação não é eficiente para efeitos da transmissão da forçasísmica do tabuleiro aos apoio e o seu comportamento a longo prazo levanta-nosalgumas dúvidas.

− Com o aumento da capacidade dos meios de transporte e montagem tem-se assistido a um incremento muito significativo, em particular em Espanha, da pré-fabricação em fábrica, parecendo assistir-se também a uma evolução para soluções com continuidade estrutural.

Em particular, as soluções com vigas tipo Artesa são mais versáteis na concepçãode obras com continuidade global ou local (só ao nível da ligação).

TIPOS DE PRÉ-FABRICAÇÃO

• TABULEIRO

− No seu conjunto

− Por aduelas

− Vigas

− Vigas + Pré-lajes

♦ só servindo de cofragem♦ só servindo de cofragem

♦ colaborante na resistência

• PILARES E TRAVESSAS

− Peças completas

− Executadas por troços

• ALGUNS ELEMENTOS DAS FUNDAÇÕES

PRÉ-FABRICAÇÃO DE VIGAS EM ESTALEIRO

Execução do tabuleiro com cimbre

PONTE VASCO DA GAMA

VIADUTO DA EXPO VIADUTO DA CENTRAL

Execução do tabuleiropor avanços sucessivoscom Aduelas pré-fabricadas e juntasconjugadas

Execução do tabuleiro com pré-fabricaçãode troços completos e continuidade noapoio

PONTE MACAU TAIPA

Pré-fabricação

Ponte e Viaduto Central:

• Vigas do tabuleiro

• Pilares

• Maciços de encabeçamento

Zonas das estacadas:

• Tabuleiro completo

PONTE MACAU TAIPA

ESTALEIRO DE PRÉ-FABRICAÇÃO

PONTE MACAU TAIPA

PRÉ-FABRICAÇÃO DOS CAIXOTÕES PARA OS MACIÇOS DE FUNDAÇÃO

INÍCIO DA CONSTRUÇÃO DOS PILARES

PONTE MACAU TAIPA

EXECUÇÃO DOS PILARES E TRAVESSA DOS TOPO PRÉ-FABRICADA

PONTE MACAU TAIPA

COLOCAÇÃO DAS VIGAS

PONTE MACAU TAIPA

EXECUÇÃO DO SISTEMA DE APOIO DO TABULEIRO NA ZONA ATIRANTADA

PONTE MACAU TAIPA

ZONA DAS ESTACADAS

Danos durante a construção provocados durante um temporal por um navio descontrolado

A solução de reparação passou por uma simples substituição dos tabuleiros pré-fabricados

TABULEIROS EXECUTADOS COM VIGAS “ARTESA”

PONTE SOBRE O RIO MENTE

Solução inovadora que permite vencer vãos 60/70m com vigas pré-fabricadas correntes 30/40m

VIADUTO ANDOAÍN DA AUTOESTRADA NAVARRA-GUIPÚZCOA

Tabuleiro pré-fabricado em monocaixão com elementos de inércia variável

PONTE SOBRE O RIO HUERNA

Pré-fabricação de pilares

PASSAGEM SUPERIOR

Sistema de pré-fabricação proposto para os pórticos de apoio de passagens superiores

i=2.5% i=2.5%

SOLUÇÃO TIPO ADOPTADA NA SCUT DA BEIRA INTERIOR

Vigas em I e pré-lajes colaborantes

SOLUÇÃO TIPO ADOPTADA NA SCUT DO ALGARVE

Vigas tipo Artesa e pré-lajes não colaborantes

1.80

12.40

0.25

0.20 12.40

1.80

0.25

SOLUÇÕES PARTICULARES

Soluções com vigas laterais de geometria diferente por razões estéticas

Obra ferroviária da linha Sevilha-Huelva

Uma solução do estudo prévio do Mono-Rail em

Oeiras

VIADUTO SOBRE A RIBEIRA DOS FRADES

Solução com vigas pré-fabricadas com vãos decrescentes do vale para os encontros

VIADUTO NA AUTO ESTRADA PAMPLONA-VITORIA

Solução tipo de pré-fabricação de passagens superiores com vãos de14 a 25 x 35 a 42 x 14 a 25Variação não linear da altura das vigas

VARIAÇÃO DA LARGURA DO TABULEIRO EM PONTES PRÉ-FABRICADAS

Vigas em I na ponte sobre o rio Diz – Beira Interior

Vigas em U no viaduto de Manresa – Lerida/Girona

OBRA URBANA COM TABULEIRO EM CURVA E VIGAS RECTAS

VIADUTO DO NÓ ALSASNA DA AUTOESTRADA MADRID-IRUN

Solução construída com vigas curvas pré-fabricadas

PASSAGENS SUPERIORES TIPO DA SCUT DA BEIRA INTERIOR

475.30

473.20

476.00

473.00

Km=0+219.043Z=484.200 (**)

Km=1+075.000Z=477.742 (**)

3

2

2

3

472.80

i=2.5% i=2.5%

7.00

5.00

2.00 0.50

1.00

2.00

1.00

0.50

481.50

Terreno

Natural

3

2

2

3

Z=483.451 (**)

Km=13+270.933

Z=489.763 (**)

Km=0+188.640

481.50

486.50

481.00

481.50

W5

5.1

9

SISTEMAS DE NIVELAMENTO DAS PRÉ-LAJES SOBRE AS VIGAS

Solução com tabuleiro de vigas em I

Solução com tabuleiro de vigas em U

5.01%

ENCHIMENTO "IN SITU""B

"

"A"

1.40

"C"

VA

RIÁ

VE

L

PRÉ-LAJES COLABORANTES

4Ø10

Ø12a0.45

2.70

1.80

0.80 1.00

2.4

0

0.60

2.70

0.60

0.2250.2250.2250.225

0.60

2.4

0

2.40

0.450.30 0.450.450.45 0.30

==

2.40

0.10 = = = = == = = = = 0.10= = === = = = = =

0.0

5

0.1

0

0.05

SOLUÇÃO TIPO COM PRÉ-ESFORÇO DE CONTINUIDADE

PORMENORES TIPO PARA LIGAÇÕES COM JUNTA DE GROUT

Juntas na zona do vão

Juntas na zona do apoio (Solução tipo na Scut do Algarve)

VA

RIÁ

VE

L

12

80

Lt. no eixo= 1548

1280 10175

33

Corte longitudinal da viga pré-fabricadaTROÇO EM CURVATROÇO RECTO

90°90°

PLANTA NA LIGAÇÃO

JUNTA JUNTA

23 18 18 2354 18 18

33

Juntas na zona do apoio (Solução tipo na Scut do Algarve)

PORMENOR TIPO PARA LIGAÇÃO COM CARLINGA

Solução adoptada na Scut da Beira Interior

0.2500(MIN.)

PORMENORES TIPO PARA LIGAÇÃO MONOLÍTICA PILAR/TABULEIRO

Solução com vigas em U

Solução em caso de vigas em I com carlinga

MODELOS DE CÁLCULO

Efeitos diferidos

Resistência ao corte nas interfaces

CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO

Juntas simples com GROUT ou argamassa de enchimento

� Descompressão para as combinações raras

Juntas em betão estrutural com armaduras activas ou passivas

� Critérios das peças de betão estrutural

• Emgeraldescompressãoparaascombinaçõesquase-

JUNTAS DE LIGAÇÃO EM SERVIÇO

• Emgeraldescompressãoparaascombinaçõesquase-permanentes, se tiver pré-esforço

• Controlo de abertura de fendas se se tratar unicamentede betão armado

ANÁLISE DE ESFORÇOS E OU TENSÕES PARA AS ACÇÕESPERMANENTES

ESFORÇOS:

TENSÕES:

PROCESSO CONSTRUTIVO

1.0m1.0m

EVOLUÇÃO DE TENSÕES NAS SECÇÕES PARA AS ACÇÕES PERMANENTES

Estado Limite de Utilização Viga Exterior

Peso próprio viga + Pré-esforço

-35.0

-30.0

-25.0

-20.0

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

0.0 27.0 62.0 97.0 132.0 167.0 202.0

x (m)

σσ σσ (M

Pa)

Fibra superior viga Fibra inferior viga fctk B45 (Viga) fck/1.50

~1

.00

2.0

0

Secções em I

Fibra superior viga Fibra inferior viga fctk B45 (Viga) fck/1.50

Viga ExteriorCarga permanente

Tempo zero

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

0.0 27.0 62.0 97.0 132.0 167.0 202.0

x (m)

σσ σσ (

MP

a)

Fibra superior laje Fibra superior viga Fibra inferior viga fctk B45 (Viga) fctk B35 (Laje superior)

Viga ExteriorCarga permanente

Tempo infinito

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

0.0 27.0 62.0 97.0 132.0 167.0 202.0

x (m)

σσ σσ (M

Pa)

Fibra superior laje Fibra superior viga Fibra inferior viga fctk B45 (Viga) fctk B35 (Laje superior)

EVOLUÇÃO DE TENSÕES NAS SECÇÕES PARA AS ACÇÕES PERMANENTES

1.161.

40

Secções em U

-35.0

-30.0

-25.0

-20.0

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

10.0

0.0 15.0 45.0

x (m)

σσ σσ (M

Pa)

1.1

6

1.4

0

Carga permanenteTempo zero

-25.0

-20.0

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

10.0

0.0 15.0 45.0

x (m)

σσ σσ (M

Pa)

Carga permanenteTempo infinito

-25.0

-20.0

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

10.0

0.0 15.0 45.0

x (m)

σσ σσ (

MP

a)

COMENTÁRIOS FINAIS

• A pré-fabricação tem sido aplicada com base em argumentos de excelente

qualidade em obras especiais associada a vários processos construtivos (Tabuleiros,

Vigas, Aduelas, etc.)

• A pré-fabricação com vigas I ou U tem excelentes condições para viadutos de vãos

de 30 a 40m, sendo uma óptima solução do ponto de vista económico quando o

volumedeobraésignificativovolumedeobraésignificativo

• A pré-fabricação com vigas pode com soluções de inércia variável adaptar-sea

vãos maiores (50− 70m)

É muito importante, para uma maior implantação das soluções pré-fabricadas,

trabalhar para assegurar sempre eficiência estrutural, em particular nas ligações, e

qualidade estética às obras.

NOVA PONTE EM SANTARÉM

NOVA PONTE EM SANTARÉM

NOVA PONTE EM SANTARÉM