Quarta-feira, 5 de Março de 2008

A ponte é uma passagem...

  

   

Imgens e texto:

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A construção dos pilares e encontros da obra de arte, ambos em cantaria, teve o seu início no ano de 1883. As fundações dos pilares eram constituídas por estacas de madeira cravadas no leito do Rio Mondego.

A estrutura do tabuleiro foi construída em 1906 e 1907, constituída por duas vigas em treliça, contínuas, com quatro tramos, dois vãos laterais de 33,40 m e dois vãos centrais de 40,00 m.

Em 1956, reforçou-se a estrutura com uma terceira viga metálica, posicionada entre as duas vigas previamente existentes, aumentando a capacidade de carga e permitindo o alargamento da plataforma viária sobre uma nova laje de betão armado e pré-esforçado.

No dia 5 de Maio de 1979 deu-se o assentamento do pilar central, deixando este de dar apoio ao tabuleiro, o qual ficou apenas apoiado nos dois pilares laterais e nos encontros. A estrutura metálica do tabuleiro sofreu deformações importantes, dando-se a rotura de algumas peças.

A Ponte de Penacova foi então objecto de uma intervenção de beneficiação, baseada num projecto do Professor Edgar Cardoso, o qual concebeu uma solução de atirantamento do tramo central, agora com um vão idêntico ao dobro do vão dos tramos originais. Estruturalmente, o tabuleiro anteriormente funcionando em viga contínua sobre cinco apoios e com quatro tramos transformou-se numa ponte de tirantes com três tramos. Para tal, instalaram-se duas torres metálicas, uma em cada um dos pilares e dois quadros resistentes para o desvio dos cabos, a um terço e a dois terços da distância entre os pilares. Os cabos foram amarrados, através de ancoragens, em maciços de betão armado criados nos paramentos dos muros de ala dos encontros. Daí, subiam até as selas sobre as torres metálicas, onde eram desviados para descerem até aos quadros existentes no tramo central.

No seguimento destes trabalhos procedeu-se também à execução de maciços de betão armado envolvendo a base dos pilares e à realização de injecções de caldas de cimento de preenchimento e consolidação das zonas de aluviões subjacentes às sapatas dos pilares.

 Em 1995 verificaram-se alterações na configuração do leito do rio originando o assoreamento da zona junto ao pilar da margem direita e provocando uma infra-escavação sob a base do pilar da margem esquerda. Estes factores provocaram a perda da capacidade de carga das estacas de madeira e o seu progressivo apodrecimento. Tornou-se necessária uma nova intervenção destinada à consolidação das fundações dos pilares. Nesta intervenção realizaram-se pegões, assentes sobre o estrato rochoso, e executados através de Jet-Grouting. Esta tecnologia permitiu a realização de colunas, onde o solo existente é misturado com calda injectada por alta pressão, resultando num material de elevadas características mecânicas.

No dia 12 de Julho de 2004 ocorreu a rotura de um dos tirantes de suspensão do tramo central com consequências semelhantes aquelas resultantes do incidente verificado em 1979: deformações importantes do tramo central e rotura de algumas peças constituintes da estrutura metálica.

Após este acontecimento realizou-se um estudo económico comparativo entre a reparação e manutenção do tabuleiro existente e a construção de um novo tabuleiro. Optou-se então pela construção de um novo tabuleiro, mantendo-se inalteráveis as condições de apoio, sobre os dois pilares e sobre os dois encontros previamente existentes. 

   Construção do Novo Tabuleiro

Condicionamentos

Tendo-se optado exclusivamente pela substituição do tabuleiro, mantendo-se o posicionamento e implantação dos apoios, as condicionantes mais importantes para a concepção do novo tabuleiro foram de índole geométrica.

A modelação dos vãos, dois tramos laterais com vãos de 33,35 m e um tramo central com um vão de 80,00 m, determinou a solução estrutural.

A altura do tabuleiro foi também ela condicionada pela rasante da via que se manteve inalterada.

O perfil transversal foi ligeiramente modificado, alinhando-se os guarda-corpos do tabuleiro com os guarda-corpos previamente existentes sobre os encontros. Assim, o novo perfil transversal é constituído por uma faixa de rodagem de 6,00 m de largura, com duas vias de 3,00 m de largura, e dois passeios com 1,00 m de largura livre.

Outro factor determinante foi a necessidade de se construir um tabuleiro cujo peso fosse reduzido, de maneira a não haver uma diferença significativa entre as cargas permanentes da estrutura do tabuleiro previamente existente e as cargas permanentes da estrutura do novo tabuleiro, pretendendo-se minimizar as novas acções impostas aos pilares e encontros.

A solução estrutural foi também ela condicionada pela facilidade e rapidez de construção pretendidas, fectores decisivos e impostos pela perturbação causada ao trânsito rodoviário e ao trânsito pedonal.

Solução Estrutural

O novo tabuleiro da Ponte de Penacova tem uma extensão de 146,70 m, com um vão central de 80,00 m e dois vãos laterais de 33,35 m, distâncias entre os eixos dos apoios. Transversalmente, tem uma largura total de 8,54 m.  O novo tabuleiro é constituído por uma estrutura mista, composta por duas vigas metálicas de alma cheia e por uma laje de betão armado.

As vigas metálicas têm uma altura parabolicamente variável, entre 3,15 m sobre os pilares e 2,00 m a meio vão do tramo central e sobre os encontros. Os banzos têm uma largura constante de 800 mm. As chapas das almas e dos banzos têm uma espessura variável em função das tensões verificadas ao longo das secções das vigas metálicas.

A estrutura metálica inclui carlingas correntes materializadas por perfis IPE500; sobre os pilares as carlingas correspondem a vigas de alma cheia com 1500 mm de altura.

A laje de betão armado, disposta superiormente à estrutura metálica, tem uma largura de 8,26 m e uma espessura corrente de 0,20 m com espessamentos locais nas zonas de ligação com as vigas metálicas. O vão livre da laje entre os banzos superiores das vigas é de 3,70 m e o vão livre em consola é de 1,48 m.

De forma a compensar o desequilíbrio dos vãos, imposto pelos condicionalismos de implantação do Novo Tabuleiro sobre os apoios já existentes, construíram-se dois contrapesos entre as duas vigas metálicas. Estes contrapesos não são mais do que dois maciços de betão, localizados nas zonas do tabuleiro sobre os encontros, permitindo a compressão permanente dos aparelhos de apoio em qualquer situação de carregamento do tabuleiro.

Os aparelhos de apoio utilizados sobre os pilares actuam de maneira unidireccional, no sentido longitudinal da obra. Conferem um elevado amortecimento, permitindo controlar a força longitudinal horizontal sísmica, reduzindo as forças transmitidas aos pilares. Sobre os encontros, os aparelhos de apoio são também unidireccionais, mas deslizantes no sentido longitudinal.

Processo Construtivo

Na metodologia de construção da estrutura metálica do novo tabuleiro foi prevista a utilização do tramo central do tabuleiro antigo como plataforma de montagem. Com este objectivo procedeu-se ao corte, suspensão e descida do tramo central, assim como à criação de três apoios provisórios, um deles no leito do Rio Mondego, os outros dois sobre as margens.

Junto a cada um dos pilares, realizou-se a montagem de duas estruturas metálicas sob a forma de pórtico, que serviram de suporte ao tramo central durante as operações de corte e descida. O sistema de suspensão e descida foi constituído por macacos hidráulicos e barras de aço de alta resistência devidamente rotuladas nas extremidades.

Uma vez a estrutura apoiada sobre os maciços provisórios previamente betonados junto à base dos pilares, procedeu-se à criação de um apoio central. Este foi materializado por uma estrutura de vigas e tubos metálicos cravados no leito do Rio Mondego. Constitui-se assim uma plataforma sólida e estável para a montagem da estrutura metálica do tramo central do Novo Tabuleiro. 

Os tramos laterais foram removidos sobre as margens através de gruas de grande capacidade.

As vigas metálicas foram fabricadas em oficina de uma forma faseada e repartida em onze troços para cada uma das vigas. Estes troços, de comprimento variável entre 10,50 m e 16,00 m foram transportados para o local da obra onde foram posicionados e solidarizados entre si através de soldaduras topo a topo. Quer em oficina, quer em obra, efectuaram-se ensaios não destrutivos de acordo com as normas em vigor.

Os tramos laterais foram montados sobre apoios provisórios nas margens do Rio Mondego. O tramo central foi montado sobre a plataforma constituída pela estrutura metálica do tabuleiro antigo.

Uma vez a montagem da estrutura metálica dos tramos laterais concluída, realizou-se o seu posicionamento sobre os pilares e encontros através de gruas de grande capacidade. As estruturas ficaram provisoriamente apoiadas sobre o coroamento dos pilares e encontros.

Quanto à estrutura metálica do tramo central, após a conclusão da sua montagem, procedeu-se à sua suspensão e elevação seguindo a mesma metodologia utilizada na descida do tramo central do tabuleiro antigo: os pórticos metálicos e os sistemas de suspensão instalados junto aos pilares foram novamente utilizados e proporcionaram o apoio ao tramo central até à sua solidarização com os tramos laterais.

Após a realização da ligação de toda a estrutura metálica do tabuleiro, e estando esta a funcionar como um todo, procedeu-se à transferência dos seus apoios para os aparelhos de apoio definitivos, previamente instalados sobre os novos plintos dos pilares e encontros.

A laje de betão armado do tabuleiro foi pré-fabricada em 73 painéis com um comprimento de 2,0 m cada um. O seu posicionamento sobre as vigas metálicas foi realizado sequencialmente através de gruas, desde o encontro da margem direita até ao encontro da margem esquerda.

Funcionando o tabuleiro como uma estrutura mista aço-betão, a solidarização dos elementos de laje pré-fabricados com as vigas metálicas foi realizada através de betonagens "in situ" de aberturas nos painéis pré-fabricados coincidentes com os conectores do tipo "stud", previamente soldados aos banzos superiores das vigas.

Os próprios elementos pré-fabricados foram solidarizados entre si através de armaduras de 2.a fase e betonagens "in situ", tornando a laje do tabuleiro contínua.

Finalmente, os acabamentos do tabuleiro incluíram a realização da impermeabilização da face superior da laje de betão armado, a montagem de cornijas, a montagem de guarda-corpos, a betonagem dos passeios, a execução do tapete betuminoso e a instalação de juntas de dilatação e do sistema de iluminação.

Obras Acessórias

Verificou-se que o tabuleiro antigo servia de suporte a uma conduta de abastecimento de águas. Os trabalhos de substituição do tabuleiro, implicaram a realização de um desvio provisório desta conduta durante a execução dos trabalhos.

Paralelamente aos trabalhos de acabamentos do tabuleiro realizou-se a instalação de uma nova conduta de abastecimento de águas e de uma nova conduta de drenagem de águas residuais, ambas apoiadas no tabuleiro e ligadas à rede existente através de caixas de derivação realizadas no tardoz de ambos os encontros.

Reforço, Consolidação e Conservação dos Encontros e Pilares

Os resultados da realização de um reconhecimento geológico-geotécnico permitiram chegar a conclusões sobre o estado de conservação dos encontros e dos pilares e caracterizar as suas fundações.

Concluiu-se que nos materiais de enchimento dos cofres dos encontros o índice de vazios era importante, admitindo-se o arrastamento de finos do seu interior através da circulação de águas. As alvenarias, verificando-se o seu bom estado de conservação, apresentavam no entanto alguns sinais localizados de fendilhação. Quanto às fundações notou-se uma certa fragilidade no muro de testa do encontro da margem direita. 

Relativamente aos pilares, é visível o bom estado de conservação das alvenarias. A observação dos resultados do reconhecimento das fundações revelou o bom estado de conservação das colunas de jet-grouting, mantendo as suas características resistentes e a sua geometria perfeitamente definida.

Os trabalhos executados na base do encontro da margem contemplaram a realização de um confortamento da fundação muro de testa através da execução de vinte microestacas. Estes trabalhos também serviram de criação de uma barreira ao escoamento das caldas de injecção do cofre do encontro. 

Em ambos os encontros solucionou-se o problema do índice de vazios no interior dos cofres através da injecção dos materiais de enchimento com caldas de cimento. As injecções foram conduzidas de forma faseada a partir de furações executadas sobre os encontros e controladas através de furos de purga executados nos paramentos.

Procedeu-se também ao refechamento das juntas das alvenarias dos encontros e à aplicação de um tratamento com verniz incolor, quer nos paramentos dos encx)ntros, quer nas alvenarias dos pilares.

Finalmente, realizou-se a reparação e pintura dos elementos em betão armado existentes no coroamento dos pilares e encontros, conferindo-lhes uma maior durabilidade e uma protecção contra os agentes agressivos do meio ambiente.

 

 

 

 

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posted by penacovaonline às 20:56
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