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NOVA PONTE SOBRE O RIO LIMPOPO EM GUIJÁ

Victor Barata

Ponte sobre o rio Limpopo entre Chokwé e Guijá Tektónica Lisboa 5 de Maio

1

Introdução

Estudos preliminares

Condicionamentos

Solução adoptada

Verificação de segurança

Aspectos construtivos

Conclusões


2

1. INTRODUÇÃO


3

Intervenientes:

Projecto de Execução

Assistência Técnica

Construção

Dono de Obra

Estudos Preliminares

Fiscalização

COWI HIFAB

SECON


4

Localização:

▬ Cerca de 200 km a norte de Maputo

▬ Atravessa o Rio Limpopo

▬ Situada na Estrada Nº208

▬ Liga as povoações de Chokwe e Guijá

PONTE SOBRE O RIO LIMPOPO


5

SITUAÇÃO ANTERIOR:

▬ Travessia sobre um aterro com manilhas

▬ Forte restrição ao escoamento hidráulico

▬ A travessia foi destruída nas cheias de 2000


6

2. ESTUDOS PRELIMINARES


7


8

CONSTITUIÇÃO DOS ESTUDOS PRELIMINARES

▬ Estudo rodoviário

▬ Estudo hidráulico

▬ Relatório geotécnico

▬ Conceito estrutural

▬ Especificações de projecto

▬ Códigos aplicáveis

▬ Especificações particulares

▬ Especificações Técnicas do Caderno de Encargos


9

CONCEITO ESTRUTURAL

10


2. CONDICIONAMENTOS


11

GEOMÉTRICOS

▬ Plataforma transversal com uma largura de 11.40m (2.0 + 7.4 + 2.0)

▬ Extensão total da ponte – 490.0m

ESTRUTURAIS

▬ Tabuleiro contínuo com secção em “caixão”

▬ Indicação de vãos extremos de 45.0m e vãos intermédios de 50.0m

▬ Batente transversais nos pilares e encontros para resistir a uma força de 1.5MN.


12

GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS

▬ Interpretação das condições de fundação com base nas sondagens disponíveis para concurso

▬ Estacas moldadas com camisa metálica perdida

▬ Diâmetro mínimo de 0.80m

▬ Comprimento das estacas a determinar com base em campanha de prospecção geotécnica e ensaio de carga estáticos (2 estacas), após adjudicação da empreitada

Chokwe Guijá


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HIDRÁULICOS:

▬ Tirante de ar de 1.0m em 70 % da extensão da ponte (330m), ou seja, à cota 31.3m

▬ Velocidade máxima do escoamento = 4.0m/s

▬ Acção hidrodinâmica sobre os pilares para a situação de cheia centenária

▬ Efeito de erosão hidrodinâmica com infraescavação do fundo do rio numa profundidade de 6.0m

▬ Não utilizar protecções para as fundações dos pilares

▬ Dispositivos que garantam a estabilidade do tabuleiro durante uma cheia

▬ Dispositivos que permitam garantir o funcionamento e durabilidade da obra, quer para as condições normais de exploração, quer para a acção de cheia


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ESPECIFICAÇÕES

▬ Códigos Estruturais:

▬ Draft Code of Practice for Design of Road Bridges and Culverts, SATCC September 1998, - Part 1: General Statement;

▬ Draft Code of Practice for Design of Road Bridges and Culverts, SATCC September 1998, - Part 2: Specification for Loads (herein referred to as “SATCC – Part2”);

▬ TMH7 – Part 3 – 1989: Code of Practice for the Design of Highway bridges and culverts in South Africa;

▬ BS 5400 – Part 9 – Section 9.1 1983: Code of Practice for Design of Bridges Bearings.

▬ Códigos Geotécnicos:

▬ BS 8004 – 1986: Code of practice for foundations;

▬ BS 8002 – 1994: Earth Retaining Structures.


15

ESPECIFICAÇÕES PARTICULARES

▬ Materiais Características mínimas de resistência

▬ Acções permanentes Pesos próprios, restantes acções permanentes, assentamentos

▬ Sobrecargas rodoviárias Tráfego normal, veículos especiais

▬ Acções variáveis Variação de temperatura, sismo, vento, cheia


16

4. SOLUÇÃO ADOPTADA


17

Conceito estrutural: o definido nos estudos preliminares

Método construtivo do tabuleiro: lançamento incremental por “lift-push”

Razões para a selecção deste método

▬ Segurança na execução dos trabalhos

▬ Garantia de cumprimento dos prazos

▬ Elevados ritmos de execução

▬ Possibilidade de trabalhar em condições adversas

▬ Garantia de qualidade

▬ Economia de meios


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Consequências do processo construtivo na Ponte do Limpopo:

▬ Alteração da rasante

▬ Concepção de um sistema de pré-esforço adequado

▬ Adaptação da carlinga de extremidade para ligação ao nariz frontal

▬ Alargamento dos pilares para resistir aos esforços de atrito

▬ Capitel no topo dos pilares para instalar os equipamentos necessários

▬ Adaptação da geometria do Encontro Oeste de onde o tabuleiro será lançado, para poderem ser instalados os equipamentos e para resistir às forças de lançamento

▬ Execução de um banco para fabricação e lançamento do tabuleiro atrás do Encontro Oeste


19

Alteração da rasante para uma curva única na extensão do tabuleiro

Superelevation

L2 36.175L1 34.232

L1 261.338D=95.154

28

.28

20

.29

21

.65

23

.74

24

.12

25

.72

28

.45

km

=3

+2

57

.68

8Z

=3

1.2

19

km

=2

+7

35

.01

3Z

=3

1.1

42

R=105.000D=54.504

R=65.000D=88.945

Horizontal Alignment

D=72.351L1 36.175

L2 261.338L2 34.232

D=522.675D=68.463

I=0.008%Vertical Curves

29

.69

29

.81

20

.59

23

.19

20

.93

20

.42

20

.28

21

.20

21

.51

22

.42

22

.26

23

.90

24

.57

23

.78

24

.53

28

.02

24

.39

28

.17

29

.77

29

.72

29

.66

Ground Levels

29

.68

29

.85

5

30

.05

0

30

.61

3

31

.52

2

32

.44

6

33

.27

4

34

.00

5

34

.64

1

35

.18

0

35

.62

3

35

.97

0

36

.22

1

36

.37

5

36

.43

4

36

.39

6

36

.26

2

36

.03

2

35

.70

6

35

.28

4

34

.76

5

34

.15

0

33

.44

0

32

.63

3

31

.73

0

30

.76

8

30

.09

0

29

.78

0

29

.75

7

29

.75

5

29

.75

3

29

.75

1

Final Road Levels

363534333231302928272625242322212019181716151413121110987654321Perfil

3+3303+3253+3003+2753+2503+2253+2003+1753+1503+1253+1003+0753+0503+0253+0002+9752+9502+9252+9002+8752+8502+8252+8002+7752+7502+7252+7002+6752+6502+6252+6002+5752+5502+5252+5002+480Km - Distance

R=17.00

B= 0.385D=72.35

R=65.00

B= -5.254D=522.68

R=17.00

B= 0.345D=68.46

i=0.008%

Z=

29

.86

0k

m=

3+

33

0.0

39

Z=

29

.77

0

km

=3

+2

93

.86

3

Z=

41

.68

8

km

=2

+9

96

.35

0

Z=

29

.76

1k

m=

2+

70

0.7

81

Z=

29

.75

8

km

=2

+6

66

.54

9

Z=

29

.75

1k

m=

2+

57

1.3

96

4040

36

32

28

24

20

16

12

4040

36

32

28

24

20

16

12

330m

Z=

34

.34

2k

m=

2+

83

2.3

03

Z=

34

.34

2k

m=

3+

16

2.3

03

Hydraulic Clearance Level 31.3m


20

Descrição da estrutura

▬ Estrutura em betão armado pré-esforçado

▬ Tabuleiro contínuo com 490m de extensão → 45m + 8 х 50m + 45m

▬ Largura de 11.4m

▬ Altura máxima dos pilares 12m

▬ Tabuleiro sustentado transversalmente nos encontros e pilares

▬ Tabuleiro fixo longitudinalmente ao encontro Oeste

2+800 2+900 3+000 3+100 3+200

GUIJÁCHOKWE

CHOKWEGUIJÁ


21

Tabuleiro

▬ Secção do tabuleiro em “caixão”

▬ Tabuleiro com 3.0m de altura

▬ Espessura das almas = 0.4m

▬ Largura total = 11.4m

3.0

0

0.40 0.40

2.05

4.50

0.20

11.40

0.25 3.701.45 0.250.30 3.70 0.30 1.45

2.65 2.65


22

1.25 1.25

11.40

0.25 3.701.45 0.250.30 3.70 0.30 1.45

3.0

0

0.20

Tabuleiro

▬ Carlingas sobre os pilares

▬ Carlingas nos encontros

▬ Septos desviadores para o pré-esforço exterior, situados aproximadamente a quartos de vão.

3.0

0

0.40 0.40

2.05

4.50

0.20

11.40

0.25 3.701.45 0.250.30 3.70 0.30 1.45

2.65 2.65


23

Pilares

▬ Secção vazada com 2.0m х 6.0m de contorno exterior

▬ Espessura das paredes de 0.25m

▬ Capitel no topo do pilar

1.101.5

0

2.55 2.55

1.3

0

2.40 2.40 2.40 0.65

9.70

6.00

1.85

1.5

01

.30

2.00

0.65 2.40 0.65

3.70

2.0

0

6.00

3.401.10

6.20

3.0

0


24

Encontro Oeste

▬ Resiste à reacção de lançamento do tabuleiro – fase de construção

▬ Resiste ao impulso de terras, às forças de frenagem, à acção sísmica e acções transversais – em exploração

Corte longitudinal Planta


25

Encontro Este

▬ Sujeito aos impulsos de terras, a forças de atrito nos apoios e às acções transversais

Corte longitudinal Planta


26

WA P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 EA Total

3380 3250 2680

16 8 8 8 8 8 8 8 8 8 12 100.0

0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

29.0 32.0 29.5 31.5 30.5 30.0 31.5 34.0 31.5 30.0 23.5 2990.0

Pile length with improvement of the base soil - Dec. 2006

Nsls

Number of piles

Diameter (m)

Lenght (m)

WA P1 P2 P3P4 P5 P6 P7 P8 P9

EA

GUIJÁCHOKWE

-6.6-10.1

-7.5-10.1 -10.8 -10.3 -12.6

-16.1-13.1 -12.0

-0.9

Fundações - Solução final

▬ Campanha geotécnica complementar, sob os pilares e encontros

▬ Ensaios de carga das estacas - Estudos de retroanálise

▬ Acompanhamento da execução das primeiras estacas

▬ Detectaram-se problemas de descompressão das areias na ponta das estacas

▬ Injecção da ponta das estacas

▬ Ajuste dos processos construtivos

▬ Ajuste das cotas de fundo das estacas


27

Faseamento construtivo

▬ Montagem do nariz metálico

▬ Execução do primeiro segmento

▬ Lançamento do primeiro segmento


28


▬ Execução do segundo segmento

▬ Lançamento do segundo segmento


29


▬ Execução do terceiro segmento

▬ Lançamento do terceiro segmento


30


▬ Execução e lançamento do tabuleiro até ao primeiro pilar


31


▬ Execução e lançamento do tabuleiro


32


▬ Execução das carlingas

▬ Fixação definitiva dos apoios

▬ Aplicação do pré-esforço exterior

G UIJ ÁCHOKWE


33

5. VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA


34

Verificação da segurança

▬ Modelo de cálculo para as várias posições do tabuleiro

▬ Modelos locais


35


▬ Esforços para uma das fases do lançamento


36


▬ Envolvente de tensões para o lançamento do tabuleiro


37


▬ Modelo global para a fase de lançamento


38

6. ASPECTOS CONSTRUTIVOS


39

Execução das estacas e maciços


40

Ensaios de carga das estacas


41

Encontros


42

Pilares

43


Banco de pré-fabricação


44

Lançamento do tabuleiro


45

Dispositivos de lançamento


46

Nariz de lançamento

▬ Em aço, muito mais leve do que a estrutura de betão

▬ Com cerca de 35m de comprimento

▬ Reduz o peso da consola antes de chegar ao próximo apoio

▬ Permite reduzir os esforço no tabuleiro de betão

▬ Possibilita a recuperação das flechas através de equipamentos hidráulicos


47

Batentes transversais e aparelhos de apoio


48

Lançamento do tabuleiro


49

7. CONCLUSÕES


50

A construção da ponte sobre o rio Limpopo constituíu um sucesso, tendo-se concluído a obra dentro do prazo e do orçamento previsto, cumprindo os condicionamentos de projecto. Para esse sucesso contribuíram os seguintes factores:

▬ Adequada definição dos critérios de projecto, acções, e regulamentos a aplicar, por forma a garantir a segurança e um bom comportamento da obra, quer em exploração, quer face a situações extremas de cheia ou sismo;

▬ Realização de um estudo geotécnico exaustivo, complementado por ensaios “in situ” que permitiram adaptar a solução prevista às reais condições do terreno;

▬ Adopção de métodos construtivos que garantam uma construção de qualidade, em boas condições de segurança, com controlo dos prazos e dos custos;

▬ Cuidadoso planeamento da obra, e adequada afectação de meios, existindo uma boa colaboração construtor/projectista/fiscalização.

A solução projectada, em nosso entender, conjugou-se com os condicionamentos e necessidades do Dono de Obra, sem deixar de apresentar um bom enquadramento estético.


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OBRIGADO PELA VOSSA ATENÇÃO


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