Tiago Cerdeira Lopes Costa Pinto

Orientador: Professor Álvaro Azevedo

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil – Estruturas

A d a p t a ç ã o d a P o n t e d a A r r á b i d a à p a s s a g e m d o m e t r o l i g e i r o

T i a g o P i n t o – D i s s e r t a ç ã o e m E s t r u t u r a s - M I E C 2 0 1 1

1. Introdução

2. Concepção de soluções

3. Descrição da solução adoptada

4. Análise e pré-dimensionamento

5. Processo construtivo

6. Estimativa orçamental

7. Impacto visual

8. Comentário final

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Instituto da Construção FEUP 2007 Metro do Porto S.A. 2008

Propostas – 3ª fase de desenvolvimento do Metro do Porto

conclusão em 2022

1. Introdução

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Âmbito do trabalho motivação

1. Introdução

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• arco de betão armado

• autoria Eng.º Edgar Cardoso

• processo de classificação como Monumento Nacional

1. Introdução

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Configuração actual

Configuração 2 vias de metro + 2x2 vias rodoviárias

Configuração 1 via de metro + 3x3 vias rodoviárias

2. Concepção de soluções

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Totalmente em laje vigada Viga caixão + Laje vigada

Totalmente em viga caixão – solução adoptada

2. Concepção de soluções

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Requisitos de traçado do Metro do

Porto

Topografia

Vias de circulação rodoviária

nas encostas

Estrutura existente

Largura necessária 7,52m

Raio mínimo 50m

AcessosImpacto visual

Altura livre de 5m

3. Descrição da solução adoptada

Implantação

Condicionantes

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Configuração 3x3 vias rodoviárias + 2 vias de metro inferiores

3. Descrição da solução adoptada

Secção transversal em alinhamento recto

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• Secção exterior – 8,12m x 5,26m

• Área transversal de betão armado – 8,5m2

• Secção interior – 34,2m2

Plano de fecho do arco

3. Descrição da solução adoptada

Viga caixão

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Altura variável desde 3m nos apoios até 1,82m

Aligeiramentos circulares de secção constante

Largura constante – 7m

Arco adicional Pilares adicionais

3. Descrição da solução adoptadaPlano de pilares

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3. Descrição da solução adoptada

Alçado da nova estrutura

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3. Descrição da solução adoptada

Alçado final com as duas estruturas

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Reforço das pilastras aumento da secção transversal

Demolição e reconstrução dos pórticos

Zona das pilastras

3. Descrição da solução adoptada

Actual Projectado

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Modelo Local

•Comportamento transversal da viga caixão

Modelo Global

•Comportamento global da nova estrutura

Análise estática linear

da NOVAestrutura

Acções consideradas

Cargas Permanentes

Peso próprio estrutural

Peso próprio não estrutural

Sobrecargas verticais

Metro ligeiro

Veículo Eurotram

Sobrecarga rodoviária

Uniforme

Cargas concentradas

Sobrecargas horizontais

Vento

4. Análise e pré-dimensionamento

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Modelo Local

• Comportamento transversal da viga caixão

• Elementos finitos de casca

• Modelo reduzido de um tramo com 21,2m de extensão

Deslocamentos

Elevada rigidez da viga caixão

cumpre EC2Banzo inferior – direcção transversal

(direita) e longitudinal (esquerda)

Combinação δ (cm) L/δ

Característica 0,5 1624

ELU 1,4 580

4. Análise e pré-dimensionamento

Mapas de momentos flectores

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• Elementos finitos de barra

Alçado

Perspectiva

• Modelação dos elementos estruturais da nova estrutura

Secções da biblioteca do Robot

• Modelo tridimensional

4. Análise e pré-dimensionamento

Modelo Global

• Comportamento global da nova estrutura

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Deslocamentos

Diagrama de esforços axiais

Diagrama de momentos flectores segundo y

Limite do EC0 para pontes ferroviárias: L/540

Combinação δ (cm) L/δ

P.P. Estrutural 8,4 250

Característica (sobrecarga) 2,0 1060

Secção NEd (kN) Med (kNm)

Arco -167 000 30 000

Viga Caixão -123 000 -221 000

Pilares -4 600 5 750

Pilastras -43 200 138 000Vão de 21,20m 3,9cm

Esforços máximos - ELU

4. Análise e pré-dimensionamento

Modelo Global

• Comportamento global da nova estrutura

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Armaduras longitudinais (secções de armadura máxima)

Secção Tipo As (cm2) ρ (%)

Arco Flexão Composta Armadura mínima

Fecho do arco – laje inferior Compressão Simples 857 3,5

Viga caixão – vigas Flexão Composta 545 2,3

Pilares Flexão Composta 200 2,1

Pilastras (coroamento) Flexão Composta 1 300 1,1

4. Análise e pré-dimensionamento

Análise da NOVA

estrutura

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• Arco existente como cimbre para o novo arco

Controlo de tensões no arco existente

Betonagem faseada

• Estrutura de suporte transversal

• Estrutura metálica

• Espaçamento 5,5m

5. Processo construtivo

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Zona das pilastras Zona em viaduto Zona sobre o arco

5. Processo construtivo

Cavalete metálico apoiado no solo Arco existente como cimbre

para o novo arco

Cavalete metálico apoiado no novo arco

Cavalete metálico apoiado no solo

• Reforço das pilastras

• Reconstrução dos pórticos

• Viga caixão

• Pilares adicionais

• Viga caixão

• Pilares adicionais

• Viga caixão

• Tramo a tramo

• Cavalete metálico

• Cofragem viajante para a viga caixão com a extensão de um tramo

• Faseamento construtivo – 3 zonas

Aterros Demolições Elementos provisórios

Fundações Estrutura Aparelhos de apoio e juntas

Elevação do pavimento

Acab. Gerais

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Estrutura

Pilares

Tabuleiro

Arco

Pilastras

Pórticos das pilastras

Custo estimado para a intervenção

6.750.000,00€

6. Estimativa orçamental

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7. Impacto visualActual

Projectado

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7. Impacto visual

Actual

Projectado

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7. Impacto visualProjectado

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Aspectos positivos

• Configuração actual rodoviária e pedonal mantida

• Tráfego de metro ligeiro em via dupla respeitando os Critérios de Traçado

• Custo muito inferior ao da construção de uma nova ponte

• Requalificação urbana inerente à introdução do metro

Aspectos a reconsiderar

• Integração estética com a estrutura existente particularmente nos viadutos de acesso

• Necessidade de modificar uma obra em vias de classificação como Monumento Nacional

8. Comentário final