Processos Construtivos

Os processos construtivos das pontes têm uma influência decisiva na concepção do sistema estrutural longitudinal e da própria secção transversal das pontes. No presente trabalho o processo construtivo tem uma grande importância em virtude dos tipos de soluções estruturais que serão analisadas nos exemplos de aplicação.

Em alguns casos os esforços obtidos durante o processo construtivo, essencialmente para as cargas permanentes, condicionam o dimensionamento da superstrutura da ponte. Esses esforços não podem ser determinados assumindo que a carga permanente da estrutura actua simultaneamente e de uma vez só, em todos os seus elementos, no sistema estrutural final. O vão é um dos principais condicionantes na escolha do processo construtivo.

Durante as várias fases da obra tem de se ter em conta a evolução do sistema estático e a actuação das cargas pernanentes. Os esforços finais devidos a estas cargas são afectados por uma redistribuição devida aos efeitos diferidos do betão ([25]).

A construção da superstrutura das pontes pode ser feita de acordo com os seguintes processos: - Cavalete apoiado sobre o terreno: É utilizado em pontes pequenas ou pontes de vão médio com rasante baixa por razões económicas e de facilidade de execução.

58

Este processo de construção dos tabuleiros de pontes consiste em apoiar a cofragem da superstrutura num conjunto de prumos.

O sistema de cavalete apoiado sobre o terreno pode ser parcial, ou seja, com montagens e desmontagens sucessivas por fases de betonagens nas pontes de maior extensão. Esta solução permite um melhor aproveitamento do cimbre. Estão neste caso as pontes em viga contínua com ancoragens de continuidade nas juntas de betonagem na zona de menores esforços ([25]).

- Cimbre móvel autoportante: O sistema de suporte do cimbre é constituído por uma ou mais vigas metálicas em treliça ou alma cheia, as quais podem ocupar uma posição superior ou inferior relativamente à superstrutura da ponte.

Os cimbres possuem sistemas de avanço, dispositivos para apoio na parte já construída da estrutura ou nos pilares, sistema de cofragem e descofragem, dispositivos para o descimbramento e são aplicáveis a tabuleiros contínuos com qualquer tipo de secção transversal.

A escolha deste processo construtivo tem que ter em conta vários factores, nomeadamente a altura livre sob o tabuleiro, a facilidade de fixação provisória do cimbre nos pilares e a capacidade do tabuleiro para suportar as cargas do cimbre quando o betão ainda tem pouca idade.

Tem o incoveniente do elevado custo inicial do equipamento pelo que a sua utilização apenas se justifica quando as obras têm grande extensão e um elevado número de vãos idênticos ([25]).

- Deslocamentos sucessivos: Este sistema foi desenvolvido na década de 1960 e tem tido uma grande aplicação na Europa. Consiste na “produção” de segmentos com 10 a 30 m de comprimento atrás de um dos encontros, segmentos esses que vão sendo empurrados por intermédio de um sistema de macacos hidráulicos.

O sistema é em geral adequado a pontes extensas rectas em planta ou com raio de curvatura constante. As secções transversais mais convenientes são as secções em caixão.

Uma mesma secção fica sujeita, durante o processo de execução da ponte, a momentos positivos ou negativos conforme ocupe uma posição de vão ou sobre o apoio. Este é um dos inconvenientes do método dos deslocamentos sucessivos, pois conduz normalmente a quantidades de armadura bastante superiores à das pontes betonadas sobre cavalete fixo.

A sua grande vantagem é a economia de moldes a qual permite secções transversais de forma sofisticada, na medida em que torna apenas necessário dispor de cofragem para um único segmento ([25]).

- Avanços sucessivos: A ponte é construída por aduelas, em geral da ordem dos 3 a 6m, dispensando-se assim qualquer tipo de cimbre ou cavalete apoiado sobre o terreno ou cimbre autoportante. O método dos avanços sucessivos iniciou-se com a construção de pontes em madeira e foi posteriormente aplicado às pontes de betão armado. Na construção de pontes de betão pré-esforçado por avanços sucessivos as aduelas vão sendo pré-esforçadas à medida que são

59

executadas. A ligação entre consolas, vindas de um e outro pilar, é feita por intermédio de uma “aduela de fecho” com comprimento da ordem de 2 a 3 metros no caso de vãos correntes.

Durante a fase construtiva os momentos flectores negativos que se instalam no tabuleiro requerem uma geometria correspondente a uma consola, com altura variável parabolicamente ao longo do vão. Esses momentos flectores negativos condicionam a altura da secção nos apoios, bem como a própria geometria da secção. Esta requer um banzo inferior suficiente para acomodar as tensões de compressão elevadas que se instalam nessa fase de consola. A secção em caixão será por essa razão a mais eficiente, pois possui um módulo de flexão inferior elevado em relação ao peso por metro linear de tabuleiro.

Após o fecho central, se o comportamento fosse elástico, os momentos flectores na secção de meio vão central, devidos ao peso próprio do tabuleiro, permaneceriam nulos durante a vida da obra. Contudo, por efeito da Fluência do betão os momentos flectores na secção referida aumentam ao longo do tempo tendendo para os momentos flectores elásticos que seriam obtidos nessa secção quando se admite a estrutura com o seu sistema estático final e o peso próprio actuando de uma só vez nesse modelo.

O método dos avanços sucessivos pode ser aplicado à construção de arcos e à construção de pontes de tirantes ([25]).

No presente trabalho considerou-se que as pontes dos casos de estudo 1 e 2 eram construídas com recurso apenas a uma grua para colocação da viga e das pré-lajes. Nos casos de estudo 3 e 4 admite-se que as pontes eram executadas utilizando o processo construtivo do cavalete apoiado sobre o terreno.

60

Figura 24- Faseamento construtivo dos casos de estudo 1 e 2.

Nos casos de estudo 1 e 2 o sistema estático da ponte vai sofrendo alterações importantes. Quando são colocadas as vigas pré-fabricadas, os tramos são simplesmente apoiados (Fase 1). A carga aplicada corresponde ao peso próprio das vigas, ao peso próprio das pré-lajes e ao peso próprio da laje num troço sobre os apoios para permitir a aplicação do pré-esforço de continuidade (Fase 2). Numa terceira fase, após a presa da laje sobre os apoios e a consequente aplicação do pré-esforço, betona-se o restante troço da laje.

As restantes cargas permanentes, as sobrecargas e os efeitos da temperatura apenas actuam quando a estrutura já possui continuidade.

Para ter em consideração os efeitos diferidos do betão na redistribuição dos esforços utiliza-se um coeficiente de redistribuição dado por:

χ

´



_N´·³^³´ _´ (6. 5)

sendo:

φ

´ _{o coeficiente de fluência. Admitiu-se que é igual a 2,5;}

χ

o coeficiente de envelhecimento. Admitiu-se que é igual a 0,8.

Os esforços e tensões para o peso próprio e efeito do pré-esforço, a tempo infinito, são então determinados da seguinte forma:

XYt

_SS

[  XYt

_S

[ E ‰X

_s

 XYt

_S

[Š · χ

´ _{(6. 6)} Fase 1 - Colocação das vigas pré-fabricadas e pré-lajes

Fase 2 - Betonagem da laje sobre os apoios e aplicação do pré-esforço de continuidade

61 em que:

XYt

_S

[

é o esforço ou tensão determinado no sistema estático inicial;

X

_s é o esforço ou tensão determinado no sistema estático final;

χ

´ _{é o coeficiente de redistribuição.}

Neste trabalho considerou-se que o coeficiente de redistribuição

χ

´ _{é igual a 0,8.}

Nas restantes ponte analisadas este problema não é tão importante. Como as juntas de betonagem se localizam nas secções onde os esforços de flexão são praticamente nulos, aproximadamente a um quinto do vão, os diagramas de momentos flectores devidos ao peso próprio no final da construção são aproximadamente iguais aos elásticos.

No documento Verificação da Resistência à Fadiga em Pontes Ferroviárias de Betão Armado Pré-Esforçado (páginas 72-77)