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
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