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V Simpsio EPUSP sobre Estruturas de Concreto 1
ASPECTOS DO PROJETO E FABRICAO DO VIADUTO ESTAIADO SOBRE A
RODOVIA DOS IMIGRANTES
Pedro Afonso de Oliveira Almeida (1); Minoru Onishi (2); Hideki
Ishitani (3)
Rui Oyamada (4); Tunehiro Uono (5)
(1) Professor Doutor, Departamento de Engenharia de Estruturas e
Fundaes Escola Politcnica, Universidade de So Paulo
e-mail: [email protected]
(2) Eng. Civil pela EPUSP Diretor da PROTENDE Ltda e-mail:
[email protected]
(3) Prof. Doutor, Departamento de Engenharia de Estruturas e
Fundaes, Escola Politcnica,
Universidade de So Paulo e-mail: [email protected]
(4) Mestre em Engenharia Civil pela EPUSP, Diretor da OUTEC
Engenharia de Projetos
E-mail: [email protected]
(5) Eng. Civil pela EPUSP Diretor da OUTEC Eng de Projetos S/C
Ltda
Av. Prof. Almeida Prado, travessa 2, no. 83, Cidade
Universitria, So Paulo/SP, CEP 05508-900 Resumo
As recentes privatizaes da malha rodoviria do estado de So Paulo
vm exigindo necessidades de ampliao da infra-estrutura viria do
Estado. Essas ampliaes exigem menor prazo de execuo em razo da
precria infra-estrutura existente, que demandam do meio tcnico
nacional o desenvolvimento e a aplicao de novas tecnologias de
construo de pontes e viadutos, tal como recentemente ocorreu na
construo do Viaduto Estaiado sobre a Rodovia dos Imigrantes, na
baixada Santista. Esta obra foi inicialmente projetada como grelha
com vigas pr-moldadas, caracterizando-se como uma ponte em grelha
com vos isostticos de 44 metros. Entretanto, em razo do elevado
nmero de pilares, somado aos aspectos de execuo da superestrutura
sobre uma rodovia de trfego intenso e em operao, decidiu-se por um
novo arranjo estrutural em viaduto estaiado, onde os elementos
pr-moldados so lanados sem grande interferncia com a operao da
rodovia, com reduo significativa do nmero de apoios, e com ganhos
funcionais e estticos.
Para isso, foram desenvolvidas novas sees transversais para
longarinas e transversinas, levando-se em conta tcnicas de
premoldagem e de lanamento dessas peas ao longo da construo do
viaduto.
Para a premoldagem das transversinas e das longarinas foram
construdos beros de concretagem de modo a garantir o greide final
de projeto
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1 Introduo
As recentes privatizaes da malha rodoviria do Estado de So Paulo
vm exigindo necessidades de ampliao de sua infra-estrutura viria.
Essas ampliaes tm exigido menores prazos de execuo para melhorar e
recompor a precria infra-estrutura existente, que demandam do meio
tcnico nacional o desenvolvimento e a aplicao de novas tecnologias
de construo de pontes e viadutos, tal como recentemente ocorreu na
construo do Viaduto Estaiado sobre a Rodovia dos Imigrantes, na
Baixada Santista.
A obra foi inicialmente projetada com o tabuleiro sendo
constitudo de longarinas pr-moldadas, transversinas e lajes
moldadas in loco, caracterizando-se em um viaduto convencional em
grelha de vos isostticos de 44 metros. Entretanto, premido pelo
prazo extremamente exguo para a sua execuo, somado ao aspecto de
ter que manter uma rodovia de trfego intenso em operao e sem
interrupes nessa fase executiva, decidiu-se por um novo arranjo
estrutural em viaduto estaiado, cuja montagem de seus elementos
pr-moldados no acarretaria grande interferncia com a operao da
rodovia, obtendo-se ainda significativa reduo no nmero de apoios, e
com inestimveis benefcios funcionais e estticos.
A nova soluo em viaduto estaiado suscitou o desenvolvimento de
novas sees transversais, tanto para as longarinas, como para as
transversinas, levando-se em conta tcnicas de premoldagem e de
lanamento dessas peas ao longo da construo do viaduto.
A fabricao das peas pr-moldadas referentes as transversinas e
longarinas, exigiu a construo de beros de concretagem que levasse
em conta as cotas finais do greide de projeto, de modo que na
montagem, o greide final de projeto fosse obtido naturalmente. 2
Concepo e arranjo
O Viaduto Estaiado sobre a Rodovia dos Imigrantes foi concebido
para ser executado em um prazo de no mximo seis meses, para que
pudesse ser inaugurado juntamente com o complexo de obras da pista
descendente dessa importante Rodovia, em dezembro de 2002. Cabe
ressaltar que esse prazo foi conseguido, graas intensa sinergia que
se formou entre os tcnicos da OUTEC Engenharia de Projetos S/C
Ltda., autora do projeto estrutural, os tcnicos da EBEC Engenharia
Brasileira de Construes S/A, responsvel pela construo e, os tcnicos
da PROTENDE Servios de Construo Civil Ltda., fornecedora de
materiais e mo de obra dos servios de protenso e estaiamento. Alm
desse cronograma apertado, outros desafios tiveram que ser
transpostos na elaborao do projeto, tais como a inovao tecnolgica,
o respeito ao meio ambiente e o efeito esttico, que foram premissas
adotadas nas demais obras da Rodovia dos Imigrantes, e tudo dentro
de oramento j aprovado.
Para isso, foram considerados aspectos geomtricos do traado da
interligao entre as Rodovias Imigrantes e Anchieta na Baixada
Santista, onde tomou-se o trecho reto de 170 m para ser estaiado.
Considerou-se tambm na definio do arranjo, as questes sociais
envolvidas, onde a construo da obra no deveria interromper e
prejudicar a operao normal da Rodovia dos Imigrantes, garantindo
com isso o conforto do usurio. Essas condicionantes levaram definio
de um arranjo de estrutura estaiada, com eixo longitudinal reto de
170 m, definidos por dois planos verticais de
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estaiamento, sendo o tabuleiro apoiado nos dois encontros de
extremidades e suportado pelos estais ancorados em mastros formados
por dois pilares de 56m de altura, travados por vigas travessas,
formando um quadro aporticado na direo transversal.
Um outro aspecto relevante na concepo da estrutura foi a largura
no usual do tabuleiro, j que abriga no total 5 faixas de rolamento,
sendo 3 no sentido So Paulo-Santos e 2 no sentido inverso,
separados por barreiras contnuas de concreto do tipo New Jersey.
Isso acarretou um tabuleiro com cerca de 27m de largura; nos planos
dos estais, duas linhas de longarinas, em peas pr-moldadas de 7m de
comprimento e 50 tf, unidos por transversinas pr-moldadas de cerca
de 23m e 40 tf, espaadas a cada 3,5m.
Cada plano de estaiamento formado de 22 estais, que so
constitudos por cordoalhas especiais do tipo CP173/RB, de 15,7mm de
dimetro cada, galvanizadas, engraxadas e encapadas com tubos de
PEAD. O nmero de cordoalhas empregadas nos estais variou de 19 at
54, Fig. 2.1 e 2.3. Ressalta-se tambm que nesta obra foi empregado
concreto estrutural com resistncias de 20MPa a 45MPa.
A concepo adotada permitiu a execuo da estrutura com
equipamentos usuais da construo civil, disponveis no mercado, alm
de resultar em comportamento estrutural bem definido, sem
complexidades geomtricas que pudessem resultar em solicitaes
secundrias significativas ao longo da vida til da estrutura.
Fig. 2.1 Foto panormica do viaduto
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Fig. 2.2 Esquema estrutural
1,2 ... - pontos do tabuleiro - v = deslocamento vertical
- N = fora normal - V = fora cortante - M = momento fletor
u1, u2, ... - deslocamentos horizontais da torre e1, e2, ... -
estais
Fig. 2.3 Desenho esquemtico do estaiamento
1 14 15 16 17 18 19 20 21 22 4 5 6 7 8 9 10 11 12 132 3
u6 u5
u4 u3
u2 u1
u11 u10
u9 u8
e16e15
e14e13
e12
u7
e1
e2 e3 e4
e5
e6
e7
e8
e9
e10
e11
e22e21
e20 e19
e18 e17
v N V M
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3 Construo
Em se tratando de uma obra estaiada formada por elementos
pr-moldados, foram construdos beros de concretagem que levassem em
conta as cotas finais do greide de projeto, onde foram moldadas
todas as transversinas e longarinas. Essa tcnica construtiva de
sistema de encaixe direto, que eliminou o tempo necessrio para
solidarizao das longarinas (tcnica adotada em outros sistemas
construtivos) imprimiu uma velocidade maior na montagem do
tabuleiro, pois permitiu que a protenso pudesse ser efetuada
imediatamente aps o posicionamento das peas, resultando em ciclos
de execuo de 5 dias para cada par de aduelas. No entanto, embora
essa tcnica aparentemente simples tenha agilizado a execuo da obra,
a laje teve que ser concretada em cada fase construtiva,
solidarizando-se a estrutura assim definida, para garantir a
estabilidade dos elementos premoldados j posicionados, em razo da
inusitada largura do tabuleiro.
A execuo da infra-estrutura e da mesoestrutura at o nvel do
tabuleiro foi efetuada paralelamente a premoldagem das peas. Em
seguida foi construda a aduela de arranque, moldada in loco, sobre
cimbramento. Dando continuidade a construo da obra, os pilares
foram concretados por trechos, de modo a permitir o estaiamento das
sucessivas aduelas. Em cada ciclo de montagem, o conjunto composto
pelas respectivas longarinas e transversinas, devidamente
protendido e ligado estrutura da fase anterior, foi ainda
solidarizado por uma laje de 18cm de espessura, moldada in loco e,
em seguida, estaiado nos pilares.
Desse modo, os pilares foram concludos simultaneamente com o
tabuleiro. Aps a concluso do estaiamento foi realizado o travamento
entre os pilares, por uma viga travessa superior.
O emprego desse sistema construtivo est esquematicamente
apresentado nas figuras 3.1 a 3.4. As figuras 3.5 a 3.10 apresentam
fotos mostrando algumas fases de construo.
Fig. 3.1 Vista geral do viaduto
PONTE ESTAIADARodovia do Imigrantes
85m
85m
27m
56m
Estais com cordoalhas de 15,7mm
(19 a 54 cordoalhas por estai)
Bloco principal
(30 estacas de 80)
Aduelas premoldadas
(7m)
Trasnversinas premoldadas(25m)
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Fig. 3.2 Seqncia de execuo do viaduto fase inicial
Fig. 3.3 Seqncia de execuo fase intermediria (1)
Fig. 3.4 Seqncia de execuo fase intermediria (2)
7m
7m
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Fig. 3.5 Foto do bero de concretagem das longarinas
Fig. 3.6 Foto da montagem de uma longarina premoldada
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Fig. 3.7 Foto da montagem de uma transversina
Fig. 3.8 Foto da ancoragem de um estai
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Fig. 3.9 Foto da fase final de fechamento (1)
Fig. 3.10 Foto da fase final de fechamento (2)
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4.0 Dados tcnicos e aspectos da instrumentao A seguir sero
relacionados os principais dados que caracterizam o viaduto
estaiado sobre a Rodovia dos Imigrantes. Dentro do programa de
montagem da estrutura foram instaladas, em 10 ancoragens, clulas de
carga do tipo monocordoalha. Essas clulas de carga aps a montagem
foram protegidas para serem empregadas no ensaio de recebimento da
obra, quando foram conectadas no sistema de aquisio dados para a
determinao da assinatura dinmica da estrutura.
Comprimento do trecho estaiado: 170m Tipo de Estaiamento: "Semi
Fan" - Simtrica Lagura do tabuleiro do trecho estaiado: 27,82m
Cabos de estais: 100t Nmero de cabos: 44 Nmero de cordoalhas por
cabo: 19 a 54 Cordoalha Belgo Mineira CP 173/RB Comprimento total
da obra: 360m (*) (*) incluindo os viadutos de acesso
5 Concluso Com o emprego do mtodo construtivo, onde os elementos
pr-moldados de concreto foram usados tanto na composio das
longarinas quanto das transversinas, possibilitou a execuo do
viaduto dentro do prazo de seis meses, demonstrando com xito o
emprego dessas novas tecnologias na ampliao da infra-estrutura do
pas. Referncias bibliogrficas POST-TENSIONING INSTITUTE.
Recommendations for stay cable design, testing and
instalation. Fourth Edition, First Printing, February, 2001.
SETRA. Recommandations de la Commission Interministerielle de la
Precontrainte sur les
Haubans. 182p. Paris. 23/03/2001. WALTHER, R; HOURIET, B; ISLER,
W; MOIA, P. Cable stayed bridges. Thomas Telford,
London. 1988. GIMSING, Niels J. Cable Suported Bridges Concept
& Design . John Wiley & Sons.
1998. 2nd. Ed.