FERROVIÁRIAS
RESUMO
A dissertação tem como principal objectivo fazer um ponto de situação da construção das obras de arte na rede ferroviária do norte de Portugal, com análise dos custos dessas obras relacionando-os com as condições de execução, tendo presente que as mesmas decorreram em dois cenários completamente diferentes, sem circulação de tráfego ferroviário ou com condicionamentos introduzidos pela exploração ferroviária.
Faz-se referência ao normativo que regula o projecto das obras de arte ferroviárias em Portugal. Caracterizam-se, do ponto de vista técnico, as obras de arte construídas na década de 1990 e nos primeiros anos do século XXI, nas Linhas do Douro, Minho, Guimarães e Ramal de Braga, no âmbito da modernização do caminho de ferro.
Faz-se um ponto de situação da inspecção de pontes em Portugal, na Grã - Bretanha e no Estados Unidos da América. Apresentam-se alguns casos de trabalhos de reabilitação ou de conservação de obras de arte de alvenaria, de uma ponte com tabuleiro metálico e de reposicionamento de aparelhos de apoio de uma ponte em betão armado pré - esforçado.
Por último, faz-se uma abordagem da análise de ciclo de vida das pontes, referindo-se aspectos que condicionam essa análise, apresentando-se em relação a alguns conjuntos de obras, os custos de projecto, de fiscalização e de construção, comparando-se obras da mesma natureza construídas em diferentes linhas ferroviárias, em alturas distintas.
Palavras – chave: obras de arte ferroviárias, pontes ferroviárias, projecto, inspecção, manutenção, conservação, reabilitação, análise de custos, ciclo de vida.
RAILWAY BRIDGES LIFE-CYCLE COSTS ANALYSIS
ABSTRACT
This master thesis is mainly aimed to make a presentation about the construction of bridges in the railway network of the north of Portugal, with cost analysis of this structures, connected to the construction restrictions. These works took place in two different sceneries, one without railway traffic and another with railway traffic obstructions.
It refers to the codes that concerns the Portuguese railway bridges design. The bridges constructed at the railways renewal, in the nineties and in the early twenty first century years, in Douro, Minho, Guimarães and Braga’s lines are characterized, by the technical point of view.
It mentions the bridges inspections in Portugal, Britain and The USA. It contains specific information about repairs, rehabilitation works of a masonry bridge, metallic deck bridge and a new location of a prestressed concrete bridge supports.
At least, it approaches a bridges life-cycle costs analysis, concerning several aspects, that restrain this analysis, that are related to some works, design, supervision and construction costs, in comparison with similar works, but in different lines and occasions.
Key-words: railways works, railways bridges, design, inspection, maintenance, rehabilitation, cycle-analysis, life-cycle.
Á REFER, pelas facilidades concedidas na frequência deste Curso de Mestrado e pela liberdade de acesso à documentação da empresa.
Aos colegas da empresa, da Delegação Norte e Departamento de Pontes e Passagens Desniveladas, por sempre disponibilizarem o seu conhecimento e experiência profissional.
Ao Professor Paulo Cruz, meu orientador científico, pela confiança depositada em mim, desde que manifestei a vontade de desenvolver este trabalho. A sua capacidade de trabalho, disponibilidade, apoio e ajuda, foi um estímulo para a elaboração desta dissertação.
À minha família e amigos pelo apoio e incentivo.
À minha mãe pela sua preocupação e apoio.
À minha mulher Mariana e aos meus filhos Pedro e João, pelo apoio amigo que sempre prestaram, pela paciência que tiveram comigo, sobretudo na fase final em que foram mais penalizados e a quem dedico esta dissertação.
ACCVP Análise de custos de ciclo de vida de pontes BMS Bridge Management System
CP CP – Caminhos de Ferro de Portugal, EP
FEUP Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto FHWA Federal Highway Administration
FRA Federal Railroad Administration GOA Sistema de Gestão de Obras de Arte GOA Gestão de Obras de Arte
ISTEA Intermodal Surface Transportation
LABEST Laboratório de Tecnologia do Betão e do Comportamento Estrutural da Faculdade de Engenharia do Porto
LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil NBIS National Bridge Inspection Standard PDL Ensaio de Penetrómetro Ligeiro
PI Passagem inferior
PIA Passagem inferior agrícola
PS Passagem superior
PSR Passagem superior rodoviária
REBAP Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado REFER Rede Ferroviária Nacional, REFER, EP
RSA Regulamento de Segurança e Acções para Edifícios e Pontes SCMI Structures Condition Marking Índex
ÍNDICE
1.
INTRODUÇÃO... 1
1.1. Generalidades ... 1
1.2. Objectivos ... 2
1.3. Organização da Dissertação ... 3
1.4. Breve introdução histórica ... 4
1.5. A modernização do caminho de ferro na Região Norte ... 5
1.6. As obras de arte construídas no contexto da modernização operada ... 10
1.7. Classificação das Linhas em função das cargas máximas admissíveis, segundo a Ficha UIC 700-0... 11
2.
A CONSTRUÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS...14
2.1. O Projecto... 14
2.1.1. Condicionamentos ferroviários, topográficos, geotécnicos e hidráulicos ... 14
2.1.2. A Normalização na Construção de Pontes Ferroviárias... 15
2.1.2.1. Antecedentes históricos das Normas da REFER... 15
2.2.2.2. As Normas de obras de arte da REFER... 16
2.1.2.3. Outras Normas REFER aplicáveis às obras de arte... 21
2.1.3. O Projecto de Suspensão de Via ... 25
2.1.4. Caracterização das obras de arte estudadas... 25
2.1.4.1. Tipo de obras e soluções estruturais ... 25
2.1.4.2. Estruturas de betão. Materiais e recobrimento das armaduras... 35
2.2. CONSTRUÇÃO ... 35
2.2.1. A construção de passagens Inferiores por lançamento incrementado. ... 35
2.2.1.1. Introdução ... 35
2.2.1.2. – Método “Keller”... 36
2.2.1.3. O Método da “Tecnimpulso” ... 37
2.2.1.4. Método da “ATROS” ... 40
2.2.2. A construção de passagens inferiores por escavação mineira... 40
2.2.3. A construção de passagens Inferiores por estacas tangentes ... 41
2.2.4. As Fundações das obras de arte... 44
2.2.5. O Pré-esforço nas obras de arte ... 46
2.2.6. Tipos de aparelhos de apoio mais utilizados ... 46
2.2.6.1 Apoios elastoméricos ... 47
2.2.6.2. Apoios de neoprene em caixa fixa ... 47
2.2.7. Tipos de juntas de dilatação mais utilizadas... 50
2.2.8. A pré - fabricação de obras de arte ferroviárias ... 54
2.2.8.1. Problemas e patologias em passagens superiores de peões ... 54
2.2.8.2. Passagem Superior Rodoviária. Erros de construção e soluções de reparação... 58
2.2.7. Construção de Passagens Superiores de Peões tipo “Ponte Catenária”... 72
2.2.8.1. Ensaios da Ponte de Caniços ... 77
2.2.8.2. Sistema de medição instalado... 78
2.2.8.3. Condução do Ensaio de carga... 79
2.2.8.4. Resultados e Conclusões ... 80
2.2.8.5. Ensaio de Vibração Ambiental ... 82
2.2.9. – A fiscalização das obras de arte ... 83
2.2.10. Telas Finais e a Compilação Técnica ... 85
3.
A INSPECÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS ...88
3.1. Antecedentes históricos... 88
3.2. A Inspecção de obras de arte pela REFER... 90
3.2.1. Inspecção das obras de arte no troço Valongo/Cete da Linha do Douro ... 92
3.3. A Inspecção de Pontes nos Estados Unidos ... 96
3.3.1. Compilação Técnica... 98
3.3.2. Inspecções Periódicas... 98
3.3.3. Inspecções sub - aquáticas ... 99
3.3.4. Inspecções Especiais ... 99
3.3.5. Relatórios das Inspecções... 99
3.3.6. Inspectores e Engenheiros ... 100
3.4. A inspecção de pontes pelos caminhos de ferro britânicos ... 100
3.4.1. Frequência e preparação das inspecções ... 100
3.4.1.1. Inspecções Detalhadas ... 100 3.4.1.2. Inspecções Visuais... 102 3.4.2. Inspecções Detalhadas... 103 3.4.2.1. Objectivo ... 103 3.4.2.2. A Inspecção... 103 3.4.3. Inspecções Visuais... 107 3.4.4. Inspecções Adicionais ... 107 3.4.5. Relatórios de Inspecção ... 108
3.4.6. Índice do Estado de Conservação das Obras de Arte... 108
3.4.6.1. Visão geral do Sistema... 109
4.
A CONSERVAÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS ...111
4.1. A manutenção preventiva ... 111
4.2. Trabalhos de Reparação... 113
4.2.1. A reparação das pontes em alvenaria ... 114
4.2.1.1. As causas das infiltrações ... 114
4.2.1.2. A reparação do sistema de recolha de águas... 115
4.2.2. A reparação de pontes metálicas... 115
4.2.3. A reparação de pontes em betão armado pré - esforçado... 116
4.2.4. O reposicionamento de aparelhos de apoio num pilar da Ponte Ferroviária de S. João ... 117
4.2.4.1. Sistema de Execução... 119
4.2.4.2. Metodologia de Execução adoptada... 120
4.3. A Reabilitação e Reforço de pontes ... 123
4.3.1.3. Impermeabilização e drenagem ... 127
4.3.2. Estabilização e Recuperação de duas Passagens Superiores Rodoviárias ... 127
4.3.3 - Beneficiação do Viaduto do Rego Lameiro... 132
5.
ANÁLISE DE CUSTOS AO LONGO DO CICLO DE VIDA ...140
5.1. Introdução ... 140
5.2. Aspectos que condicionam a análise de custos ao longo do ciclo de vida da ponte ... 142
5.3 – Os custos das obras objecto de estudo... 143
5.4. Comparação de custos do mesmo tipo de obra, a preços actuais... 145
5.4.1. Passagens Inferiores ... 145
5.4.2. Passagens superiores ... 148
5.4.3. Pontes e Viadutos ... 150
5.5. Acções necessárias ao prolongamento do ciclo de vida ... 153
5.6. A utilização da análise de custos de ciclo de vida, na escolha da solução de projecto ... 155
6.
CONCLUSÕES ...157
6.1 – Considerações finais ... 157 6.2 – Conclusões gerais ... 159 6.3 – Desenvolvimentos futuros... 161BIBIOGRAFIA E REFERÊNCIAS...163
PÁGINAS DA INTERNET...170
ÍNDICE DE FIGURAS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO
Figura 1.1 - Traçado da Rede Ferroviária da Região Norte ... 5
Figura 1.2 - Ponte Maria Pia em construção - "Pont du Douro à Porto 2 por G. Eiffel-Clichy, 1879... 6
Figura 1.3 – Construção da Ponte S. João ... 6
Figura 1.4 - Traçado da Linha do Douro (Ermesinde – Caíde)... 7
Figura 1.5 -Traçado da Linha do Minho (Porto - S. Romão)... 8
Figura 1.6 - Traçado da Linha do Minho (S. Romão - Nine)... 8
Figura 1.7 - Traçado da Linha de Guimarães... 9
Figura 1.8 -Traçado do Ramal de Braga... 9
Figura 1.9 – Mapa de cargas máximas admissíveis na rede ferroviária nacional (Instrução de Exploração Técnica n.º50)... 13
CAPÍTULO 2 - A CONSTRUÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS Figura 2.1 – Viadutos de Cabeda ... 14
Figura 2.2 - Pormenor de impermeabilização do tabuleiro... 18
Figura 2.3 - Modelo de carga 71 da UIC ... 22
Figura 2.4 - Modelo de carga SW/O da UIC ... 22
Figura 2.5 - Modelo de carga 2000 da UIC ... 23
Figura 2.6 – Distribuição por ano de construção das obras analisadas... 25
Figura 2.7 - Passagem Inferior Rodoviária PI 3 ao km 44,894 do Ramal de Braga ... 26
Figura 2.8 - Passagem Agrícola - PA 2 ao km 22,415 da Linha do Douro ... 27
Figura 2.9 - Passagem Inferior de Peões – PIP 3 ao km 35,172 da Linha do Douro (Estação de Paredes) ... 27
Figura 2.10 - Passagem Inferior Rodoviária - PI 2 ao km 44.256 do Ramal de Braga (Exemplo de tabuleiro com aparelhos de apoio)... 27
Figura 2.11 - Passagens Inferiores Rodoviárias - Tipo de Estrutura... 28
Figura 2.12 - Passagens Inferiores Agrícolas - Tipos de Estrutura... 29
Figura 2.13 – Passagem Superior Rodoviária ao km 32,730 da Linha do Minho... 29
Figura 2.14 - Passagens Superiores Rodoviárias - Tipo de Estrutura... 30
Figura 2.15 - Passagens Superiores Rodoviárias. Distribuição por número de vãos ... 31
Figura 2.16 - Passagens Superiores Rodoviárias - Tipos estruturais em obras de um único vão... 31
Figura 2.17 - Passagens Superiores Rodoviárias - Tipos estruturais em obras de três tramos... 32
Figura 2.18 –Passagem superior de peões (metálica) ao km 29,971 da Linha do Douro (Estação de Caíde)... 32
Figura 2.19 – Passagem superior de peões (betão ... 32
Figura 2.20 – Distribuição das passagens superiores de peões segundo o material de construção 33 Figura 2.21 – Distribuição das passagens superiores de peões segundo as acessibilidades... 33
Figura 2.22 – Viaduto Ferroviário ao km 35.740 da Linha do Minho, com 426 m de extensão... 34
Figura 2.23 - Pontes e Viadutos Ferroviários - Tipos de estrutura ... 34
Figura 2.24 - Sistema de Suspensão de Via "Keller" ... 36
Figura 2.28 - Quadro deslizante de passagem inferior de peões no troço Caíde- Livração da Linha
do Douro... 37
Figura 2.29 -Sistema de lançamento hidráulico (macacos hidráulicos e prolongas) ... 37
Figura 2.30 - Sistema de suspensão de via ... 38
Figura 2.31 - Sistema de Suspensão de via . Apoio das vigas mestras no quadro de betão armado ... 38
Figura 2.32 - Esquema de Suspensão de via... 38
Figura 2.33 - Laje e muretes de guiamento... 39
Figura 2.34 - Quadro de betão armado. Bisel de ataque... 39
Figura 2.35 - Aterro de reforço da zona de suspensão de via... 39
Figura 2.36 - Passagem inferior rodoviária 6, ao km 44.006 do troço Penafiel – Caíde... 41
Figura 2.37 – Fase I ... 41
Figura 2.38 - Fase II... 42
Figura 2.39 - Fase III... 43
Figura 2.40 - Fase IV... 43
Figura 2.41 – Fase V... 44
Figura 2.42 - Aparelho de Apoio Elastométrico refª "Lemitrony"... 47
Figura 2.43 - Aparelho de Apoio tipo "Panela" - Unidireccional (Encontro da Ponte de Caniços) ... 48
Figura 2.44 - Aparelho de Apoio tipo "Panela" - refª Letrony - Unidireccional... 48
Figura 2.45 - Aparelho de apoio tipo "Panela" - refª Letrony - Fixo... 48
Figura 2.46 - Tipos de Aparelhos de Apoio ... 49
Figura 2.47 – Desenho esquemático de junta de dilatação elastomérica de compressão... 50
Figura 2.48 – Pormenor esquemático de junta de dilatação elástica expansível nucleada estrutural (Tipo Jeene) ... 51
Figura 2.49 – Desenho esquemático de junta de dilatação em monobloco de elastómero e aço ... 51
Figura 2.50 – Desenho de junta de dilatação metálica... 52
Figura - 2.51 – Desenho esquemático de junta elastomérica modelar... 52
Figura 2.52 – Tipos de juntas de dilatação em pontes e viadutos ferroviários ... 53
Figura - 2.53 – Desenho esquemático de junta de dilatação em neoprene armado ... 53
Figura 2.54 - Betão destacado na zona de fixação da chapa do guarda-corpos... 55
Figura 2.55 - Idem, já com oxidação num dos parafusos... 55
Figura 2.56.–Destaque do betão na zona da chapa inferior de fixação do guarda - corpos ... 55
Figura 2.57 - Idem ... 55
Figura 2.58 - Posicionamento de parafusos de chapa de fixação de guarda corpos em junta de dilatação ... 56
Figura 2.59 - Idem ... 56
Figura 2.60 - Laje de escada de acesso a passagem superior de peões, com fissuras na face inferior. ... 56
Figura 2.61 - Fissuras na face inferior da laje de escada, após reparação... 56
Figura 2.62 – Rampa na zona de ligação ao viaduto rodoviário, podendo-se ver o depósito de terras soltas e pedras ... 57
Figura 2.63 – Vista, de outro ângulo, do depósito de terras e pedras. ... 57
Figura 2.64 - Deslocamento da rampa em resultado de assentamento diferencial da fundação... 57
Figura 2.65 - Aumento da largura da junta em cerca de 3 cm ... 57
Figura 2.69 - Encontro Perdido. Falta de juntas de dilatação ... 62
Figura 2.70 - Aparelho de apoio no Encontro Perdido ... 62
Figura 2.71 - Rotura das ligações do passeio ao muro avenida ... 63
Figura 2.72 - Fracturação dos passeios ... 63
Figura 2.73 - Fractura no banzo inferior da "Viga longarina"... 63
Figura 2.74 - Fissuras e mau acabamento do betão (Encontro em cofre)... 64
Figura 2.75 - Fissura (Encontro em cofre) ... 64
Figura 2.76 - Passeio em falso, por falta de aterro no encontro perdido... 64
Figura 2.77 – Falta de aterro no encontro perdido... 64
Figura 2.78 – Rotação do passeio relativamente ao muro avenida ... 65
Figura 2.79 - Parafusos de fixação da chapa do guarda corpos em junta... 65
Figura 2.80 - Erosão do talude do Encontro em cofre... 66
Figura 2.81 – Falta de Caleiras de drenagem... 66
Figura 2.82 - Caleiras de drenagem deslocadas ou partidas... 66
Figura 2.83 - Betão aparente no encontro com irregularidades ... 67
Figura 2.84 – Betão aparente no tabuleiro com irregularidades ... 67
Figura 2.85 - Reposição da ligação do passeio ao muro avenida. Caleira de drenagem complementar ... 71
Figura 2.86 – Caleira da drenagem complementar... 71
Figura 2.87 - Pormenor do muro de gabiões contendo o muro de betão armado ... 72
Figura 2.88 - Muros de gabiões norte e nascente ... 72
Figura 2.89 - Passagem inferior de peões ao km 30,780 da Linha do Douro ... 72
Figura 2.90 – Vista inferior do tabuleiro da passagem inferior de peões ... 72
Figura 2.91 - Execução do Encontro E1 ... 74
Figura 2.92 - Aplicação de pré-esforço no Encontro E2 ... 74
Figura 2.93 - Instalação dos cabos de pré-esforço do tabuleiro ... 74
Figura 2.94 – Pré - laje do tabuleiro ... 74
Figura 2.95 - Colocação de pré-lajes suspensas dos cabos de pré-esforço ... 75
Figura 2.96 – Vão entre o encontro esquerdo e o pilar com todas as pré-lajes já instaladas... 75
Figura 2.97 - Montagem de pré – lajes na zona sobre a plataforma ferroviária em período de interdição nocturna de via e corte de tensão ... 75
Figura 2.98 - Armaduras de aço já colocadas no tabuleiro, para início da betonagem do tabuleiro, em período nocturno... 75
Figura 2.99 - Ponte de Caniços ao km 35,364 da Linha de Guimarães ... 77
Figura 2.100 – Vista da via férrea da Ponte de Caniços ... 77
Figura 2.101 - A ponte antiga de via estreita, transformada em atravessamento pedonal e a nova Ponte de Caniços... 77
Figura 2.102 - Sensor de deslocamento, LVDT (Costa et al, 2004) ... 78
Figura 2.103 - Comparador eléctrico (Costa et al, 2004)... 78
Figura 2.104 - Instalação de inclinómetro. (Costa et al, 2004 )... 79
Figura 2.105 - LVDT instalado no Encontro E1, para medir a abertura da junta de dilatação(Costa et al, 2004)... 79
Figura 2.106 - Laboratório móvel de estruturas sob o terceiro tramo, durante a realização do ensaio. (Costa et al, 2004) ... 80
CAPÍTULO 3 - A INSPECÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS
Figura 3.1- Silver Bridge, Point Pleasant, West Virginia, 1967... 89
Figura 3.2 – Passagem Inferior Rodoviária ao km 31,786 da Linha do Douro... 92
Figura 3.3 – Fissuras na face inferior com abertura máxima de 2 mm. Extensão total das fissuras 15 m. ... 92
Figura 3.4 – Tampa de caleira técnica partida na Ponte em betão armado pré - esforçado sobre o Rio Ferreira (via ascendente)... 93
Figura 3.5 – Falta de tampas na caleira técnica no passeio do tabuleiro metálico da ponte antiga sobre o Rio Ferreira (via descendente)... 93
Figura 3.6 – Após a inspecção, instalação de cantoneira, na zona em alvenaria e betão, da ponte antiga, para evitar o roubo das tampas... 93
Figura 3.7– Após a inspecção, instalação de chapa de aço sobre a zona de passeio e da caleira , na zona do tabuleiro metálico, para evitar o roubo de tampas. ... 93
Figura 3.8 – Juntas entre pedras da alvenaria, abertas no sentido vertical... 94
Figura 3.9 – Juntas abertas e fissuras com 3 mm de abertura. Escorrências da drenagem, por inexistência de tubos de queda ... 94
Figura 3.10 – Classificação em termos de índice de gravidade por tipo de obra... 94
CAPÍTULO 4 - A CONSERVAÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS Figura 4.1 - Aparelhos de apoio do Pilar E7 da Ponte S João (Janeiro 2007) ... 117
Figura 4.2 - Aparelho de apoio móvel do pilar E7 – Alçado lateral ... 117
Figura 4.3 – Estrutura de apoio para levantamento do tabuleiro. Macacos laterais... 120
Figura 4.4 - Sistema de segurança e controle de movimentação dos pêndulos... 122
Figura 4.5 - Ponte antiga sobre o Rio Ferreira, após o alargamento (Via Descendente) ... 124
Figura 4.6 - Projecto de alagamento da Ponte sobre o rio Ferreira ... 124
Figura 4.7 - Corte esquemático do novo tabuleiro em betão armado na zona dos arcos de alvenaria ... 126
Figura 4.8 - Alargamento dos passeios no tabuleiro metálico... 126
Figura 4.9 – Passagem Superior ao km 9,078 da Linha de Leixões, antes da recuperação... 127
Figura 4.10 - Passagem Superior ao km 14,300 da Linha de Leixões, antes da recuperação.... 127
Figura 4.11 - P.S. km 9.300 da Linha de Leixões Armaduras a descoberto, com corrosão em viga e pilar... 128
Figura 4.12 – Idem, num pilar. ... 128
Figura 4.13 – P.S. ao km 14,300 da Linha de Leixões. Armaduras de viga com corrosão... 128
Figura 4.14 – Idem... 128
Figura 4.15 - P.S. ao km 9,078 da Linha de Leixões, durante os trabalhos de reabilitação... 130
Figura 4.16 – Idem... 130
Figura 4.17 – Passagem superior rodoviária ao km 14,300 da Linha de Leixões, durante os trabalhos de reabilitação ... 130
Figura 4.18 - Passagem superior rodoviária ao km 14,300 da Linha de Leixões – 2 ª fase dos trabalhos de reabilitação ... 130
Figura 4.20 – P.S. ao km 9.078 da Linha de Leixões. Obra já reabilitada... 131
Figura 4.21 – P.S. ao km 14.300.Obra já reabilitada... 131
Figura 4.22 – Corte Longitudinal do Antigo Viaduto Rego Lameiro, ao km 0,489 da Linha do Minho (Desenho elaborado com base no projecto original)... 132
Figura 4.23 – Alçado Sul do Viaduto do Rego Lameiro já com o novo viaduto em betão armado (Projecto do Professor Edgar Cardoso)... 132
Figura 4.24 – Construção do novo viaduto em betão armado pré-esforçado ... 133
Figura 4.25– Andaime de inspecção ao viaduto do Rego Lameiro. Inicio da construção do novo viaduto... 133
Figura 4.26– Aspecto do viaduto do Rego Lameiro, antes dos trabalhos de beneficiação... 133
Figura 4.27 – Desenho de levantamento das patologias existentes nos viadutos. A junta entre as duas obras, neste pilar atingia no fecho 4 cm de abertura. ... 134
Figura 4.28 – Aspecto das alvenarias dos viadutos antes das obras de beneficiação. ... 134
Figura 4.29 – Execução dos trabalhos de embasamento dos pilares dos viadutos... 135
Figura 4.30 – Pilar do viaduto após a execução dos trabalhos de reforço ... 135
Figura 4.31 – Desenho de pormenor do tratamento das juntas da alvenaria... 136
Figura 4.32 – Desenho de pormenor de tratamento da juntas entre os tímpano e a abóbada ... 137
Figura 4.33 – Pormenor da ligação do novo viaduto de betão armado, ao viaduto de alvenaria ... 138
CAPÍTULO 5 - ANÁLISE DE CUSTOS AO LONGO DO CICLO DE VIDA Figura 5.1 – Comparação de custos de passagens inferiores rodoviárias, a preços actuais... 148
Figura 5.2 – Comparação de custos de passagens superiores rodoviárias, a preços actuais ... 150
Figura 5.3 – Comparação de custos de pontes ou viadutos construídos com duas ou mais vias ferroviárias, a preços actuais ... 151
ÍNDICE DE TABELAS
CAPÍTULO 2 – CONSTRUÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS
Tabela 2.1 – Comparação entre frequências naturais calculadas e frequências identificadas nos ensaios ... 83 CAPÍTULO 3 - A INSPECÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS
Tabela 3.1 – Índice de classificação de avarias em pontes, utilizado pela REFER... 91 CAPÍTULO 5 - ANÁLISE DE CUSTOS AO LONGO DO CICLO DE VIDA
Tabela 5.1 - Custos à data da conclusão, das Passagens Inferiores Rodoviárias construídas no ramal de Braga ... 145 Tabela 5.2 – Custos, à data da conclusão, das Passagens Inferiores Agrícolas construídas no ramal de Braga ... 146 Tabela 5.3 – Custos, à data da conclusão, das Passagens inferiores rodoviárias construídas no troço Valongo – Cete Linha do Douro... 146 Tabela 5.4 – Custos, à data da conclusão, das passagens inferiores agrícolas no troço Valongo – Cete da Linha do Douro... 147 Tabela 5.5 – Custos, à data da conclusão, de algumas das passagens inferiores rodoviárias construídas nos troços Cete – Penafiel e Penafiel – Caíde da Linha do Douro... 147 Tabela 5.6 – Custos, à data da conclusão, de algumas das passagens superiores rodoviárias construídas no troço Penafiel – Caíde da Linha do Douro ... 149 Tabela 5.7 – Custos, à data da conclusão, das passagens superiores rodoviárias construídas no ramal de Braga... 149 Tabela 5.8 – Custos das pontes ou viadutos construídas para duas ou mais vias, a preços actuais
... 150 Tabela 5.9 – Custos de algumas pontes ou viadutos, construídas para uma única via, a preços actuais ... 151
1. INTRODUÇÃO
1.1. Generalidades
A modernização do caminho de ferro, na Região Norte, considerando que esta região é balizada a sul por Vila Nova de Gaia, é um processo já longo, que teve início em 1985 e ainda decorre, prevendo-se que não fique concluída antes do final da primeira década do século XXI.
Nesta Região Norte considera-se como eixos ferroviários principais o troço final da Linha do Norte, entre a cidade de Vila Nova de Gaia e o Porto, a Linha do Minho entre o Porto e Valença, a Linha de Guimarães entre Lousado, (estação da Linha do Minho onde tem início a Linha de Guimarães) e Guimarães, o Ramal de Braga, entre Nine, (estação da Linha do Minho, onde tem início o ramal de Braga) e Braga, a Linha do Douro entre o Porto e Pocinho e a Linha de Leixões entre a cidade do Porto e o porto de Leixões.
Até meados da década de 80 a construção de obras de arte, nesta rede ferroviária, era pontual, pertencendo normalmente a iniciativa da sua execução a outras entidades, nomeadamente autarquias e entidades gestoras de estradas e auto-estradas e destinando-se as mesmas a executar novos atravessamentos ao caminho de ferro, ou a eliminar passagens de nível existentes.
Com a construção de um novo atravessamento ferroviário sobre o Rio Douro, teve início a construção, pela entidade gestora da infra-estrutura ferroviária, de novas pontes, viadutos, passagens superiores e inferiores rodoviárias, passagens inferiores e superiores de peões e passagens hidráulicas, obras necessárias para a modernização das linhas de caminho de ferro atrás referidos.
É sobretudo na década de 1990 do século XX, e nos primeiros anos do século XXI, que no âmbito da modernização das vias ferroviárias, ocorre a construção de um número apreciável e variado de obras de arte, com o objectivo de aumentar não só a velocidade de circulação, mas também a capacidade de circulação e a sua segurança.
São construídas várias obras de atravessamento das vias férreas não só nos locais onde existiam passagens de nível que são totalmente eliminadas, mas também em locais onde entretanto, em face da expansão urbanística, se verifica a necessidade sentida pelas populações e pelos responsáveis autárquicos de criar novos atravessamentos ao caminho de ferro, com novos restabelecimentos rodoviários e melhoria da própria rede viária envolvente aos mesmos.
Aproveitando a oportunidade de num espaço de tempo relativamente curto, terem sido construídas mais de três centenas de obras de arte, procedeu-se a um levantamento e a uma análise das obras de arte construídas nas Linhas do Minho, Linha de Guimarães, Linha do Douro e Ramal de Braga, num total de duzentas e cinquenta e quatro obras, bem como de cinco obras já existentes que foram reabilitadas e alargadas.
No sentido de ilustrar o desenvolvimento da dissertação, são também apresentados alguns casos práticos, de obras de arte ferroviárias que não fazem parte do grupo atrás referido, e cuja construção decorreu antes desse período, ou estão ainda em construção.
1.2. Objectivos
Pretende-se fazer uma abordagem de todas as fases do ciclo de vida das obras de arte construídas no âmbito da modernização do caminho de ferro, do seu projecto, da sua construção, da fiscalização, da sua inspecção e manutenção, não só do ponto de vista técnico mas também dos respectivos custos.
A partir da análise de um conjunto de obras de arte construídas na Rede Ferroviária da Região Norte, pretende-se mostrar a própria evolução do projecto das obras de arte, desde os condicionamentos específicos dos projectos para caminho de ferro, materiais utilizados e processos construtivos específicos desta área.
Tendo por base o conhecimento dos custos das obras analisadas, nas suas componentes de projecto, fiscalização e construção, pretende-se comparar custos de obras do mesmo tipo relacionando com as condições de execução.
1.3. Organização da Dissertação
A Dissertação está organizada em seis capítulos.
No capítulo 1, faz-se uma introdução ao tema, enquadrando historicamente a modernização operada no caminho de ferro na Região Norte.
No Capítulo 2, são introduzidas as normas de projecto para a construção de pontes ferroviárias, bem como do projecto de suspensão de via, necessário para a construção de atravessamentos inferiores ao caminho de ferro em vias férreas que se mantêm em exploração. Faz-se uma caracterização das obras estudadas, do ponto de vista estrutural. Em relação às obras em betão estrutural, é apresentada uma análise dos materiais e recobrimentos das armaduras propostos nos projectos. No sub - capítulo referente à construção, apresentam-se os processos construtivos mais utilizados na construção de obras de arte inferiores ao caminho de ferro.
No Capítulo 3, é dado conhecimento de como é realizada a inspecção de pontes ferroviárias em Portugal, pela REFER , sendo apresentados os resultados das inspecções de rotina efectuadas no troço entre Valongo e Cete da Linha do Douro. É dada uma panorâmica geral das práticas de inspecções de pontes nos Estados Unidos da América e nos Caminhos de Ferro Britânicos.
O Capítulo 4, trata de conservação de pontes, sendo referida a manutenção preventiva e os trabalhos de reparação mais frequentes em pontes de alvenaria, metálicas e de betão armado pré-esforçado. É apresentado o caso da substituição de aparelhos de apoio num pilar da Ponte S. João, pouco tempo após a sua entrada em serviço. São apresentados casos de reabilitação e reforço de obras de arte: o alargamento da ponte metálica sobre o rio Ferreira, a estabilização e recuperação de duas passagens superiores rodoviárias na Linha de Leixões e a beneficiação do viaduto de alvenaria do Rego Lameiro.
No capítulo 5, sobre análise de custos de ciclo de vida de pontes ferroviárias, faz-se uma introdução a esta temática, situando-a historicamente e apresentando a forma como esses custos podem ser quantificados. Refere-se os aspectos que condicionam os custos das obras. Apresentam-se os custos de projecto, custos previstos de construção, custos reais de construção, custos de fiscalização e custos totais de execução, para passagens inferiores rodoviárias, passagens
superiores rodoviárias, pontes e viadutos, em diferentes troços e linhas ferroviárias. Comparam-se a preços actuais obras de natureza semelhante. Faz-se referência a algumas acções que podem ser levadas a efeito para prolongar o ciclo de vida das obras de arte. Aborda-se a análise de custos de ciclo de vida na perspectiva de escolha da solução de projecto.
No capítulo 6 são apresentadas as conclusões gerais da dissertação, resumindo as principais características da análise efectuada e dos factores que influenciam o custo das obras de arte ferroviárias. São sugeridos alguns pontos que se considera poderem ser investigados nesta área.
1.4. Breve introdução histórica
Quando em 1867, nove anos após a inauguração do primeiro troço de via férrea, entre Lisboa e o Carregado, o Governo propôs às Câmaras a construção da Linha do Minho entre o Porto e Valença com ligação a Braga e da Linha do Douro entre o Porto e o Pinhão, tinha sido definitivamente adoptada a bitola da via de 1,667 m, facto para o qual contribuiu decisivamente a sua adopção pela Espanha.
No entanto só em Julho de 1872, tiveram início os trabalhos de construção da Linha do Minho, tendo-se verificado a sua entrada em serviço por troços intermédios. A abertura à exploração até Braga ocorreu em 1875.
Na Linha do Douro, cuja construção enfrentou maiores dificuldades, sobretudo à medida que os trabalhos avançavam para montante do rio, os trabalhos iniciaram-se apenas em 1873, tendo sido aberto à exploração o troço Ermesinde – Penafiel em 1875 e, estabelecida a ligação à Régua apenas em 1879.
A ligação do Caminho de Ferro a Guimarães, teve origem na concessão feita em 11 de Julho de 1871 a Simão Gattai, para a construção dum caminho de ferro do tipo americano sobre estrada, ligando Porto e Braga, passando por Santo Tirso e Guimarães, com uma bitola de 1,00 m.
Em Outubro de 1874 a concessão foi trespassada a uma companhia inglesa, tendo-se a construção arrastado morosamente, sendo de notar que em 1879, apenas tinham sido construídos seis quilómetros de via férrea.
Em 1897, após a rescisão deste contrato devido a falência dessa empresa, foi concessionada a construção de uma via larga entre Bougado e Guimarães a uma empresa portuguesa. Contudo em 1880, foi satisfeito o pedido da empresa para que a construção se fizesse em bitola de 1.00 m, como tinha sido estabelecido inicialmente. Foi aberto à exploração até Guimarães em 1884.
1.5. A modernização do caminho de ferro na Região Norte
A rede ferroviária atrás referida, construída no fim do século XIX e princípios do século XX, foi durante muito tempo o principal sistema de comunicações e a base do desenvolvimento agrícola, sendo responsável pela expansão do comércio em locais que antes da chegada do comboio eram completamente isolados. Lin ha do M inh o Lin ha do M inh o Lin ha do M inh o Lin ha do M inh o Lin ha do M inh o Ra mal de Bra ga Ra mal de Bra ga Ra mal de Bra ga Ra mal de Bra ga Ra mal de Bra ga Linh a de Gui mar ães Linh a de Gui mar ães Linh a de Gui mar ães Linh a de Gui mar ães Linh a de Gui mar ães Lin ha do T âm ega Lin ha do T âm ega L in ha do T âm ega L in ha d o T âm ega Lin ha do T âm ega Lin ha d o Co rgo Lin ha d o C orgo Lin ha d o C orgo Lin ha d o C orgo Lin ha d o C orgo Linha do T Linha do Tu Linha do T Linha do T Linha do T Ram al de Fa malicão Ram al de Fa malicão Ram al de Fa malicão Ram al de Fa malicão Ram al de Fa malicão L in ha d o Do u ro L in ha d o Do u ro L in ha d o D ou ro Lin ha do Do u ro L in ha d o Do u ro Lin ha d o T âm ega Lin ha d o T âm ega Lin ha d o T âm ega Lin ha d o T âm ega Lin ha d o T âm ega Lin ha do Co rgo Lin ha do Co rgo Lin ha d o C org o Lin ha do Co rgo Lin ha do Co rgo
Figura 1.1 - Traçado da Rede Ferroviária da Região Norte
Durante mais de um século, não houve, praticamente, investimento nesta rede ferroviária, mantendo-se os traçados e as infra-estrutura quase sem alterações até ao início da modernização, que teve lugar apenas na última década do século XX.
Figura 1.2 - Ponte Maria Pia em construção - "Pont du Douro à Porto 2 por G. Eiffel-Clichy, 1879
A modernização da rede ferroviária do norte ocorreu na sequência da construção da nova Ponte ferroviária Sobre o Rio Douro, a Ponte S. João (1985/1991), que integrou um conjunto de vários obras de arte, num novo traçado em via dupla, com uma extensão de cerca de 3,4 km.
Figura 1.3 – Construção da Ponte S. João
A Ponte S. João substituiu a centenária Ponte D. Maria Pia, de via única, projectada por Théophile Seyrig e Gustave Eiffel, inaugurada em Novembro de 1877 mas, que desde sempre impôs fortes restrições de velocidade (máximo de 20 km/h) e de carga (16 toneladas por eixo e 3,8 toneladas por metro), penalizando fortemente o tráfego de passageiros e de mercadorias entre as duas principais cidades do País.
A talhe de foice, refira-se que a Casa Eiffel, foi em Portugal responsável pela construção de 33 pontes metálicas ferroviárias, entre 1875 e 1892, algumas delas nas linhas do Minho e Douro. Dessas pontes apenas duas se mantêm em serviço, a Ponte de Alviela, na Linha do Norte, reabilitada em 1892 e a Ponte rodo - ferroviária, sobre o rio Lima, em Viana do Castelo, na Linha do Minho, com 645 m de comprimento.
Esta ponte inaugurada em Junho de 1878, foi objecto na década de 1960, de trabalhos de reforço do tabuleiro inferior ferroviário, tendo sido realizados em 1986, trabalhos de consolidação das alvenarias dos pilares, através de ancoragens e injecções. O tabuleiro do viaduto de acesso do lado norte, foi integralmente substituído, tendo contudo sido mantida a traça original.
Vila Cova ( PK: 3,7) Vila Cova ( PK: 3,7) Vila Cova ( PK: 3,7) Vila Cova ( PK: 3,7) Vila Cova ( PK: 3,7) Pedrouços da Maia ( PK: 7,6) Pedrouços da Maia ( PK: 7,6)Pedrouços da Maia( PK: 7,6) Pedrouços da Maia ( PK: 7,6) Pedrouços da Maia ( PK: 7,6) Porto-São Bento ( PK: 2,6) Porto-São Bento ( PK: 2,6)Porto-São Bento( PK: 2,6) Porto-São Bento ( PK: 2,6) Porto-São Bento ( PK: 2,6) to-Contum il ( PK: 2,3) o-Contum il ( PK: 2,3) o-Contum il ( PK: 2,3) o-Contum il ( PK: 2,3) o-Contum il ( PK: 2,3) Águas Santas ( PK: 6,4) Águas Santas ( PK: 6,4) Águas Santas ( PK: 6,4) Águas Santas ( PK: 6,4) Águas Santas ( PK: 6,4) Palm ilheira ( PK: 6,7) Palm ilheira ( PK: 6,7) Palm ilheira ( PK: 6,7) Palm ilheira ( PK: 6,7) Palm ilheira ( PK: 6,7) Travagem ( PK: 9,7) Travagem ( PK: 9,7) Travagem ( PK: 9,7) Travagem ( PK: 9,7) Travagem ( PK: 9,7) Leandro ( PK: 11,8) Leandro ( PK: 11,8)Leandro( PK: 11,8) Leandro ( PK: 11,8) Leandro ( PK: 11,8) São Frutuoso ( PK: 13,1) São Frutuoso ( PK: 13,1) São Frutuoso ( PK: 13,1) São Frutuoso ( PK: 13,1) São Frutuoso ( PK: 13,1) São Rom ão - A ( PK: 14,7) São Rom ão - A ( PK: 14,7)São Rom ão - A( PK: 14,7) São Rom ão - A ( PK: 14,7) São Rom ão - A ( PK: 14,7) São Rom ão
( PK: 15,4) São Rom ão ( PK: 15,4) São Rom ão ( PK: 15,4) São Rom ão ( PK: 15,4) São Rom ão ( PK: 15,4) Erm esinde ( PK: 8,4) Erm esinde ( PK: 8,4)Erm esinde( PK: 8,4) Erm esinde ( PK: 8,4) Erm esinde ( PK: 8,4) Erm esinde - B ( PK: 0,8) Erm esinde - B ( PK: 0,8) Erm esinde - B ( PK: 0,8) Erm esinde - B ( PK: 0,8) Erm esinde - B ( PK: 0,8) Vila M ( PK: Vila M ( PK: Vila M( PK: Vila M ( PK: Vila M ( PK: Oleiros ( PK: 33,1) Oleiros ( PK: 33,1)Oleiros( PK: 33,1) Oleiros ( PK: 33,1) Oleiros ( PK: 33,1) Suzão ( PK: 14,3) Suzão ( PK: 14,3)Suzão( PK: 14,3) Suzão ( PK: 14,3) Suzão ( PK: 14,3) Valongo ( PK: 16,0) Valongo ( PK: 16,0)Valongo( PK: 16,0) Valongo ( PK: 16,0) Valongo ( PK: 16,0)
São Martinho do Cam po ( PK: 18,6)
São Martinho do Cam po ( PK: 18,6)São Martinho do Cam po( PK: 18,6) São Martinho do Cam po ( PK: 18,6)
São Martinho do Cam po ( PK: 18,6) Terronhas ( PK: 21,8) Terronhas ( PK: 21,8) Terronhas ( PK: 21,8) Terronhas ( PK: 21,8) Terronhas ( PK: 21,8) Recarei - Sobreira ( PK: 25,3) Recarei - Sobreira ( PK: 25,3)Recarei - Sobreira( PK: 25,3) Recarei - Sobreira ( PK: 25,3) Recarei - Sobreira ( PK: 25,3) Parada ( PK: 28,1) Parada ( PK: 28,1)Parada( PK: 28,1) Parada ( PK: 28,1) Parada ( PK: 28,1) Cête ( PK: 30,2) Cête ( PK: 30,2)Cête( PK: 30,2) Cête ( PK: 30,2) Cête ( PK: 30,2) Paredes ( PK: 34,9) Paredes ( PK: 34,9) Paredes ( PK: 34,9) Paredes ( PK: 34,9) Paredes ( PK: 34,9) Penafiel ( PK: 38,0) Penafiel ( PK: 38,0)Penafiel( PK: 38,0) Penafiel ( PK: 38,0) Penafiel ( PK: 38,0) Bustelo ( PK: 40,8) Bustelo ( PK: 40,8) Bustelo ( PK: 40,8) Bustelo ( PK: 40,8) Bustelo ( PK: 40,8) Meinedo ( PK: 43,1) Meinedo ( PK: 43,1)Meinedo( PK: 43,1) Meinedo ( PK: 43,1) Meinedo ( PK: 43,1) Caíde ( PK: 46,0) Caíde ( PK: 46,0)Caíde( PK: 46,0) Caíde ( PK: 46,0) Caíde ( PK: 46,0) Oliveira ( PK: 48,8) Oliveira ( PK: 48,8)Oliveira( PK: 48,8) Oliveira ( PK: 48,8) Oliveira ( PK: 48,8) R ( R ( R( R ( R ( General Torres ( PK: 333 3) General Torres ( PK: 333 3)General Torres( PK: 333 3) General Torres ( PK: 333,3) General Torres ( PK: 333 3) FELGUEIRAS GONDOMAR LOUSADA MAIA MARCO DE CANAVE PAÇOS DE FERREIRA PAREDES PENAFIEL SANTO TIRSO VALONGO
Figura 1.4 - Traçado da Linha do Douro (Ermesinde – Caíde)
Com excepção de um pequeno troço da Linha do Minho, na zona de Contumil, na sequência da construção no início de 1991 do complexo oficinal de Contumil, apenas em Novembro de 1993 foi consignada a primeira empreitada de duplicação e electrificação do troço Ermesinde – Valongo, da Linha do Douro, numa extensão de cerca de 7,6 Km. O último troço objecto de estudo na Linha do Douro, entre Penafiel e Caíde, ficou concluído em Outubro de 2002.
Vila Cova ( PK: 3,7) Vila Cova ( PK: 3,7)Vila Cova( PK: 3,7) Vila Cova ( PK: 3,7) Vila Cova ( PK: 3,7) Pedrouços da Maia ( PK: 7,6) Pedrouços da Maia ( PK: 7,6)Pedrouços da Maia( PK: 7,6) Pedrouços da Maia ( PK: 7,6) Pedrouços da Maia ( PK: 7,6) Arroteia ( PK: 11,6) Arroteia ( PK: 11,6)Arroteia( PK: 11,6) Arroteia ( PK: 11,6) Arroteia ( PK: 11,6) Custió-Araújo ( PK: 14,3) Custió-Araújo ( PK: 14,3) Custió-Araújo ( PK: 14,3) Custió-Araújo ( PK: 14,3) Custió-Araújo ( PK: 14,3) Porto-Contum il ( PK: 2,3) Porto-Contum il ( PK: 2,3)Porto-Contum il( PK: 2,3) Porto-Contum il ( PK: 2,3) Porto-Contum il ( PK: 2,3) Águas Santas ( PK: 6,4) Águas Santas ( PK: 6,4)Águas Santas( PK: 6,4) Águas Santas ( PK: 6,4) Águas Santas ( PK: 6,4) Palm ilheira ( PK: 6,7) Palm ilheira ( PK: 6,7) Palm ilheira ( PK: 6,7) Palm ilheira ( PK: 6,7) Palm ilheira ( PK: 6,7) Travagem ( PK: 9,7) Travagem ( PK: 9,7)Travagem( PK: 9,7) Travagem ( PK: 9,7) Travagem ( PK: 9,7) Leandro ( PK: 11,8) Leandro ( PK: 11,8)Leandro( PK: 11,8) Leandro ( PK: 11,8) Leandro ( PK: 11,8) São Frutuoso ( PK: 13,1) São Frutuoso ( PK: 13,1)São Frutuoso( PK: 13,1) São Frutuoso ( PK: 13,1) São Frutuoso ( PK: 13,1) São Rom ão - A ( PK: 14,7) São Rom ão - A ( PK: 14,7)São Rom ão - A( PK: 14,7) São Rom ão - A ( PK: 14,7) São Rom ão - A ( PK: 14,7) São Rom ão
( PK: 15,4) São Rom ão ( PK: 15,4) São Rom ão ( PK: 15,4) São Rom ão ( PK: 15,4) São Rom ão ( PK: 15,4) Portela ( PK: 18,4) Portela ( PK: 18,4) Portela ( PK: 18,4) Portela ( PK: 18,4) Portela ( PK: 18,4) Erm esinde ( PK: 8,4) Erm esinde ( PK: 8,4) Erm esinde ( PK: 8,4) Erm esinde ( PK: 8,4) Erm esinde ( PK: 8,4) Erm esinde - B ( PK: 0,8) Erm esinde - B ( PK: 0,8) Erm esinde - B ( PK: 0,8) Erm esinde - B ( PK: 0,8) Erm esinde - B ( PK: 0,8) Infesta PK: 10,0) Infesta PK: 10,0)PK: 10,0)Infesta Infesta PK: 10,0) Infesta PK: 10,0) Suzão ( PK: Suzão ( PK: 1Suzão( PK: Suzão ( PK: Suzão ( PK: ha do M inh o ha do M inh o a d o M inh o ha do M inh o ha do M inh o MAIA PORTO SAN VALONG DE TROFA Esm eriz ( PK: 29,0) Esm eriz ( PK: 29,0)Esm eriz( PK: 29,0) Esm eriz ( PK: 29,0) Esm eriz ( PK: 29,0) Barrim au ( PK: 30,2) Barrim au ( PK: 30,2)( PK: 30,2)Barrim au Barrim au ( PK: 30,2)Barrim au ( PK: 30,2) Fam alicão ( PK: 32,1) Fam alicão ( PK: 32,1)Fam alicão( PK: 32,1) Fam alicão ( PK: 32,1) Fam alicão ( PK: 32,1) Mouquim ( PK: 34,9) Mouquim ( PK: 34,9)Mouquim( PK: 34,9) Mouquim ( PK: 34,9) Mouquim ( PK: 34,9) Trofa ( PK: 22,9) Trofa ( PK: 22,9)Trofa( PK: 22,9) Trofa ( PK: 22,9) Trofa ( PK: 22,9) Nine ( PK: 39,0) Nine ( PK: 39,0)Nine( PK: 39,0) Nine ( PK: 39,0) Nine ( PK: 39,0)
Senhora das Dores ( PK: 20,8) Senhora das Dores ( PK: 20,8)Senhora das Dores( PK: 20,8) Senhora das Dores ( PK: 20,8) Senhora das Dores ( PK: 20,8) Louro PK: 36,8)Louro PK: 36,8)PK: 36,8)Louro Louro PK: 36,8)Louro PK: 36,8) Lousado ( PK: 25,5) Lousado ( PK: 25,5)Lousado( PK: 25,5) Lousado ( PK: 25,5) Lousado ( PK: 25,5)
São Rom ão - A ( PK: 14,7) São Rom ão - A ( PK: 14,7) São Rom ão - A ( PK: 14,7) São Rom ão - A ( PK: 14,7) São Rom ão - A ( PK: 14,7) m ão 5,4) m ão 5,4) m ão 5,4) m ão 5,4) m ão 5,4) Portela ( PK: 18,4) Portela ( PK: 18,4) Portela ( PK: 18,4) Portela ( PK: 18,4) Portela ( PK: 18,4) Caniços ( PK: 34,9) Caniços ( PK: 34,9)Caniços( PK: 34,9) Caniços ( PK: 34,9) Caniços ( PK: 34,9)
Vila das Ave ( PK: 38,0) Vila das Ave ( PK: 38,0) Vila das Ave
( PK: 38,0) Vila das Ave ( PK: 38,0) Vila das Ave ( PK: 38,0) Santo Tirso ( PK: 30,4) Santo Tirso ( PK: 30,4)Santo Tirso( PK: 30,4) Santo Tirso ( PK: 30,4) Santo Tirso ( PK: 30,4) Lo ( PKLo ( PK( PKLo Lo ( PKLo ( PK BRAGA PAÇOS SANTO TIRSO OFA
Figura 1.5 -Traçado da Linha do Minho (Porto - S. Romão) Figura 1.6 - Traçado da Linha do Minho (S. Romão - Nine)
A modernização da Linha do Minho teve início com o troço Ermesinde – S. Romão, em Agosto de 1994, cuja empreitada ficou concluída em Maio de 1997. Prosseguiu com o troço S. Romão – Lousado, que ficou concluído em Junho de 2000.
O último troço a ser modernizado na linha do Minho, decorreu entre a Estação de Lousado e a Estação de Nine, tendo-se iniciado em Janeiro de 2002 e concluído em Janeiro de 2004.
Neste troço da Linha do Minho, há contudo um pequeno segmento entre o Apeadeiro da Senhora das Dores e a Trofa, numa extensão de cerca de 3 km, que não está modernizado, dado que vai ser substituído pela chamada “Variante da Trofa” que tem um desenvolvimento de 3,555 m, e da qual consta um túnel com uma extensão de 1,404 m, bem como a nova Estação da Trofa, obras que serão iniciadas durante o corrente ano de 2007.
Esm eriz ( PK: 29,0) Esm eriz ( PK: 29,0) Esm eriz ( PK: 29,0) Esm eriz ( PK: 29,0) Esm eriz ( PK: 29,0) Barrim au ( PK: 30,2) Barrim au ( PK: 30,2)Barrim au( PK: 30,2) Barrim au ( PK: 30,2) Barrim au ( PK: 30,2) Fam alicão ( PK: 32,1) Fam alicão ( PK: 32,1) Fam alicão ( PK: 32,1) Fam alicão ( PK: 32,1) Fam alicão ( PK: 32,1) Mouquim ( PK: 34,9) Mouquim ( PK: 34,9) Mouquim ( PK: 34,9) Mouquim ( PK: 34,9) Mouquim ( PK: 34,9) Trofa ( PK: 22,9) Trofa ( PK: 22,9)Trofa( PK: 22,9) Trofa ( PK: 22,9) Trofa ( PK: 22,9) Louro ( PK: 36,8) Louro ( PK: 36,8) Louro ( PK: 36,8) Louro ( PK: 36,8) Louro ( PK: 36,8) Lousado ( PK: 25,5) Lousado ( PK: 25,5)Lousado( PK: 25,5) Lousado ( PK: 25,5) Lousado ( PK: 25,5) ousado K: 24,1)usado K: 24,1)K: 24,1)usado usado K: 24,1)usado K: 24,1) Vizela ( PK: 47,7) Vizela ( PK: 47,7)Vizela( PK: 47,7) Vizela ( PK: 47,7) Vizela ( PK: 47,7) Nespereira ( PK: 50,5) Nespereira ( PK: 50,5)Nespereira( PK: 50,5) Nespereira ( PK: 50,5) Nespereira ( PK: 50,5) Caniços ( PK: 34,9) Caniços ( PK: 34,9)Caniços( PK: 34,9) Caniços ( PK: 34,9) Caniços ( PK: 34,9)
Vila das Aves ( PK: 38,0) Vila das Aves ( PK: 38,0) Vila das Aves ( PK: 38,0) Vila das Aves ( PK: 38,0) Vila das Aves ( PK: 38,0) Pereirinhas ( PK: 46,2) Pereirinhas ( PK: 46,2) Pereirinhas ( PK: 46,2) Pereirinhas ( PK: 46,2) Pereirinhas ( PK: 46,2) Santo Tirso ( PK: 30,4) Santo Tirso ( PK: 30,4)Santo Tirso( PK: 30,4) Santo Tirso ( PK: 30,4) Santo Tirso ( PK: 30,4) Giestera ( PK: 39,6) Giestera ( PK: 39,6)Giestera( PK: 39,6) Giestera ( PK: 39,6) Giestera ( PK: 39,6) Lordelo ( PK: 42,3) Lordelo ( PK: 42,3)Lordelo( PK: 42,3) Lordelo ( PK: 42,3) Lordelo ( PK: 42,3) Covas ( PK: 53,3) Covas ( PK: 53,3) Covas ( PK: 53,3) Covas ( PK: 53,3) Covas ( PK: 53,3) Guim arães ( PK: 55,7) Guim arães ( PK: 55,7) Guim arães ( PK: 55,7) Guim arães ( PK: 55,7) Guim arães ( PK: 55,7) Lin ha do M inh o Lin ha do M inh o Lin ha do M inh o Lin ha do M inh o Lin ha do M inh o RCELOS FAFE GUIMARÃES FELGUEIRAS LOUSADA PAÇOS DE FERREIRA SANTO TIRSO
Figura 1.7 - Traçado da Linha de Guimarães
Na Linha de Guimarães, a primeira intervenção de reconversão da via estreita em via larga, apenas teve início em 1997, com o troço entre Lousado e Santo Tirso. Este troço com uma extensão de 6 km, entrou em exploração em 1998. O troço entre Santo – Tirso e Lordelo, teve início em Dezembro de 2001, tendo ficado concluído em Outubro de 2003. A reconversão desta linha ficou concluída em Janeiro de 2004, com a abertura à exploração do último troço entre Lordelo e Guimarães.
Carreira ( PK: 43,1) Carreira ( PK: 43,1)Carreira( PK: 43,1) Carreira ( PK: 43,1) Carreira ( PK: 43,1) Nine ( PK: 39,0) Nine ( PK: 39,0) Nine ( PK: 39,0) Nine ( PK: 39,0) Nine ( PK: 39,0) Midões ( PK: 46,0) Midões ( PK: 46,0)Midões( PK: 46,0) Midões ( PK: 46,0) Midões ( PK: 46,0) Barcelos ( PK: 50,3) Barcelos ( PK: 50,3)Barcelos( PK: 50,3) Barcelos ( PK: 50,3) Barcelos ( PK: 50,3) Braga ( PK: 53,9) Braga ( PK: 53,9) Braga ( PK: 53,9) Braga ( PK: 53,9) Braga ( PK: 53,9) Arentim ( PK: 44,4) Arentim ( PK: 44,4)Arentim( PK: 44,4) Arentim ( PK: 44,4) Arentim ( PK: 44,4) Ruílhe ( PK: 45,7) Ruílhe ( PK: 45,7) Ruílhe ( PK: 45,7) Ruílhe ( PK: 45,7) Ruílhe ( PK: 45,7) Tadim ( PK: 47,4) Tadim ( PK: 47,4) Tadim ( PK: 47,4) Tadim ( PK: 47,4) Tadim ( PK: 47,4) Aveleda ( PK: 49,2) Aveleda ( PK: 49,2)Aveleda( PK: 49,2) Aveleda ( PK: 49,2) Aveleda ( PK: 49,2) Ferreiros ( PK: 51,8) Ferreiros ( PK: 51,8) Ferreiros ( PK: 51,8) Ferreiros ( PK: 51,8) Ferreiros ( PK: 51,8)
Couto de Cam beses ( PK: 42,3) Couto de Cam beses ( PK: 42,3)Couto de Cam beses( PK: 42,3) Couto de Cam beses ( PK: 42,3) Couto de Cam beses ( PK: 42,3) Mazagão ( PK: 50,3) Mazagão ( PK: 50,3)Mazagão( PK: 50,3) Mazagão ( PK: 50,3) Mazagão ( PK: 50,3) BRAGA BRAGABRAGABRAGABRAGA
VILA NOVA DE FAMALICÃO VILA NOVA DE FAMALICÃOVILA NOVA DE FAMALICÃOVILA NOVA DE FAMALICÃOVILA NOVA DE FAMALICÃO
GUIMARÃES GUIMARÃESGUIMARÃESGUIMARÃESGUIMARÃES
O Ramal de Braga da Linha do Minho, entre Nine e Braga, foi duplicado e electrificado, tendo para o efeito, sido desenvolvidas duas empreitadas em paralelo, uma entre Nine e Tadim e outra entre Tadim e Braga, que tiveram início em Agosto de 2002 e ficaram concluídas em Fevereiro de 2004.
1.6. As obras de arte construídas no contexto da modernização operada
As obras de modernização nas Linhas do Minho, Douro, Guimarães e Ramal de Braga, com excepção da execução de pequenos troços variante na Linha do Minho e Ramal de Braga, são obras de “reabilitação ferroviária” enquadradas em renovações, reabilitações, reconversões e duplicação de vias.
São vias, que devido à manutenção do traçado ferroviário do século XIX e ao desenvolvimento que se foi gerando na sua proximidade, atravessam zonas densamente urbanizadas, mas também com morfologia de terrenos acidentada e de geologia complexa.
No caso da duplicação das Linhas do Douro e do Minho, as obras foram executadas sem interromper as circulações da via única existente, para além de períodos de interdição de via nocturnos o que introduziu condicionamentos, ao nível da concepção das obras de arte e dos seus processos construtivos, sobretudo no que se refere às passagens superiores e inferiores ao caminho de ferro.
Já em relação à Linha de Guimarães e ao Ramal de Braga, estas vias foram completamente desactivadas durante a realização das obras, o que facilitou a execução das obras de arte, embora nestes casos outros condicionamentos fossem mais significativos.
No caso da Linha de Guimarães, a realização dos trabalhos foi muito condicionada pela existência de instalações fabris muito próximas do canal ferroviário, o qual é muito estreito, algumas delas até atravessadas pelo próprio canal, bem como pela existência de múltiplos aglomerados populacionais muito próximos da linha e pela própria orografia envolvente à mesma.
Na Linha do Minho, no troço entre Lousado e Nine, para melhorar as condições de exploração da nova via dupla, permitindo a elevação da velocidade de circulação para 140 km/h, foram
construídas variantes, uma das quais implicou a construção de um viaduto com uma extensão de 426 m.
Em relação ao Ramal de Braga, a necessidade também de melhorar as condições de exploração da nova linha, para além da eliminação das passagens de nível, com a construção de várias obras de arte inferiormente e superiormente à via férrea, implicou a construção de um troço variante que obrigou à construção de um viaduto ferroviário com uma extensão de 114 m.
1.7. Classificação das Linhas em função das cargas máximas admissíveis, segundo a Ficha UIC 700-0
A classificação das linhas em função das cargas admissíveis, divide-se em categorias de A a D de acordo com a I.E.T. n.º 52 (Instrução de Exploração Técnica n.º 50) do Instituto Nacional do Transporte Ferroviário, conforme a tabela n.º 1.1
Tabela 1.1 – Classificação das linhas em função das cargas máximas admissíveis
Classificação das linhas Toneladas por eixo Toneladas por metro linear
A 16 5,0 B1 B2 18 5,0 6,4 C2 C3 C4 20 6.4 7,2 8,0 D2 D3 D4 22,5 6,4 7,2 8,0
Todas os troços de linha que foram objecto de modernização, incluindo as respectivas obras de arte são da categoria D, preparadas para cargas de 22, 5 t/eixo e 8,9 t/ ml, com excepção do troço
Cete – Caíde. Este troço embora já renovado e preparado para estas cargas, por se integrar em termos de exploração, num troço mais alargado Cete – Livração, no qual o traçado Caíde – Livração ainda não foi modernizado, está classificado como D2, (Figura 1.9) e está ainda a ser objecto de eliminação de passagens de nível, através da construção de várias obras de arte.
2. A CONSTRUÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS
2.1. O Projecto
2.1.1. Condicionamentos ferroviários, topográficos, geotécnicos e hidráulicos
As pontes que estavam em serviço, antes do início das obras de modernização ferroviária, essencialmente pontes em arco de alvenaria, ou com tabuleiro metálico, mas com pilares e encontros em alvenaria, eram obras em bom estado de conservação, mercê dos programas de manutenção existentes na REFER.
São obras com cerca de um século, de grande interesse arquitectónico e patrimonial, de grande nível de qualidade de exigência técnica e de arquitectura, com uma excelente integração ambiental e paisagística. Estas obras mantêm-se, continuando a funcionar como atravessamento para uma das vias, adaptadas às actuais exigências de tráfego, nomeadamente cargas e velocidade, pelo que foram objecto de reabilitação, reforço ou até alargamento.
A inserção de uma segunda via implicou portanto a construção de uma nova ponte, também apenas para uma via, mas cuja concepção teve que minimizar o impacto sobre a obra de arte existente. Esses condicionamentos reflectem-se na implantação da obra, através da limitação da distância à ponte existente, bem como na própria modelação e esbelteza dos pilares.
A geometria da nova ponte fica deste modo sujeita aos condicionamentos topográficos, que são dados pelo mínimo afastamento ao traçado antigo, minimizando o afastamento da nova à via existente, de modo a limitar a ocupação de novos terrenos (Figura 2.1).
A análise do comportamento das obras existentes, necessária para o estudo da sua adaptação às novas condições de tráfego, torna-se, também, num contributo importante para um primeiro conhecimento das condições geotécnicas e hidráulicas do local de implantação da nova ponte.
Esse conhecimento não dispensa, contudo, a realização de prospecção e ensaios geotécnicos e de ensaios hidráulicos, no próprio local de implantação da nova ponte.
Contudo, a extensão destas obras e a dificuldade de acessos, bem como a existência de vegetação e de outros obstáculos, não permitem uma caracterização geotécnica rigorosa antes da elaboração do projecto. Por isso, grande parte da caracterização geotécnica deve ser desenvolvida durante a obra.
A execução de escavações na proximidade dos aterros dos encontros dessas pontes antigas, obriga a especiais cuidados, recorrendo-se nomeadamente à observação e monitorização das mesmas, podendo inclusivamente ser necessário proceder ao reforço desses maciços de aterro, devido à total permeabilidade vertical do suporte da via (balastro sob as travessas).
2.1.2. A Normalização na Construção de Pontes Ferroviárias
2.1.2.1. Antecedentes históricos das Normas da REFER
Em Portugal para dimensionamento de obras de arte ferroviárias, recorre-se, ainda, ao Regulamento de Segurança e Acções em Estruturas de Edifícios e Pontes, ao Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-esforçado e o Regulamento de Estruturas de Aço para Edifícios e a EN 206 – Betão Comportamento, Produção, Colocação e Critérios de Conformidade.
No entanto, tem vindo cada vez mais, a ser utilizada a legislação Europeia, fundamentalmente o Eurocódigo 1 – Bases de Projecto e Acções em Estruturas, o Eurocódigo 2 – Projecto de Estruturas
de Betão, o Eurocódigo 3 – Projecto de Estruturas de Aço, o Eurocódigo 4 – Projecto de Estruturas mistas aço – betão e o Eurocódigo 7 – Projecto Geotécnico.
Esta legislação é por demais conhecida pelo meio técnico nacional, pelo que não nos vamos deter sobre a mesma, contudo o projecto ferroviário tem condicionamentos específicos, como já foi atrás referido, pelo que a própria entidade gestora das infra-estruturas, tem vindo a publicar normas, que estabelecem critérios de dimensionamento que permitem a execução de obras adequadas às infra-estruturas ferroviárias: via, catenária, telecomunicações e sinalização, com exigências de qualidade que se prendem sobretudo com a preocupação da durabilidade das mesmas.
Estas Normas têm antecedentes históricos nos chamados “Condicionamentos para a elaboração dos projectos de passagens desniveladas”, fornecidos aos projectistas a partir da década de 1980, pela CP, empresa que então geria também a infra-estrutura ferroviária.
Neste documento constavam os condicionamentos propriamente ditos para elaboração desses projectos e do mesma faziam parte três capítulos designados respectivamente por “Condicionamentos para a Elaboração dos Projectos de Passagens Desniveladas”, “Processamento da Aprovação dos Projectos” e “Directiva “JAN 88” da Divisão de Pontes”. Esta Directiva fornecia elementos para a “Concepção e Dimensionamento de Estruturas ameaçadas por choques de veículos ferroviários”, baseada numa proposta dos Caminhos de Ferro Suíços.
Esta “Directiva” estabelecia procedimentos para a “Concepção de Construções ameaçadas por choques de veículos ferroviários”, baseada em proposta dos Caminhos de Ferro da Suiça e cujo objectivo era assegurar a segurança de pessoas em caso de choques contra estruturas, bem como limitar os danos resultantes desses choques.
2.2.2.2. As Normas de obras de arte da REFER
Em 1997, foi publicado o documento “Condicionamentos para a Elaboração de projectos de Passagens Desniveladas” sub-dividido em dois capítulos, passagens inferiores e passagens superiores.
No final de 2003, a REFER publicou as Normas IT.OAP.001.01 – “Impermeabilização de Tabuleiros em Pontes e Viadutos”, IT.OAP.002.01 – “Condicionamentos para Projectos de Passagens Inferiores Rodoviárias, ao Caminho de Ferro”, e IT.OAP.003.01 – “Condicionamentos para Projectos de Passagens Superiores Rodoviárias, ao Caminho de Ferro”.
A Norma IT.OAP.001.01 – Impermeabilização de Tabuleiros em Pontes e Viadutos A norma de impermeabilização de tabuleiros, estabelece uma metodologia para a especificação de membranas betuminosas e dos respectivos sistemas de impermeabilização por elas constituídos, sendo os seus principais objectivos aumentar a durabilidade e a eficiência das obras de arte.
Esta norma teve por base uma nota técnica elaborada pelo LNEC, no âmbito de um protocolo de colaboração LNEC/REFER.
Nela se recomenda que as membranas betuminosas sejam constituídas com base em betumes polímeros, integrando nas respectivas misturas betuminosas resinas de polipropileno atáctico (APP) ou de estireno-betadieno-estireno (SBS), em oposição às que utilizam apenas betume oxidado na sua mistura (sistema tradicional).
O sistema de impermeabilização preconizado (figura 2.29), deve ter uma camada primária constituída à base de uma emulsão betuminosa a frio, com 5 mm de espessura.
A camada intermédia de impermeabilização pode ser de camada única (uma única membrana) ou de dupla camada, com duas membranas totalmente aderentes entre si, aplicadas por acção de soldadura por meio de chama.
Nos sistemas com camada única sem auto - protecção em granulado mineral, a membrana deve ter uma massa nominal de pelo menos 4 kg/m2, a que corresponde uma espessura de 4 mm. Quando
o acabamento da membrana é formado por granulado mineral, a massa por unidade de superfície deve ser de pelo menos 5 kg/m2. Em sistemas de dupla camada a espessura de cada uma das
A impermeabilização deverá ter uma camada superior de protecção, em betão betuminoso, com uma espessura mínima de 30 mm de espessura.
São definidas as características das membranas betuminosas, no que se refere a espessura, massa por unidade de superfície, resistência à tracção, alongamento na rotura, resistência ao rasgamento, resistência ao punçoamento estático e resistência ao punçoamento dinâmico.
Figura 2.2 - Pormenor de impermeabilização do tabuleiro
A Norma IT.OAP.002.01 – Condicionamentos para Projectos de Passagens Inferiores Rodoviárias, ao Caminho de Ferro
Esta norma especifica os gabarits ferroviários de via larga (única ou dupla), em recta ou curva.
Estabelece critérios para apresentação ao nível de projecto de um corte transversal, com representação dos muretes guarda-balastro do tabuleiro, com altura pelo menos ao nível da face superior das travessas, com caleiras para alojamento de cabos de sinalização e telecomunicações, incorporadas nos passeios.
A norma também define uma camada de balastro com a espessura mínima de 0,30 m, entre a face inferior das travessas da via, passeios no mesmo plano, sem ressaltos, com guardas exteriores de 1,00 m de altura, com indicação da camada superior de impermeabilização do tabuleiro, e muretes guarda-balastro, de acordo com a norma de impermeabilização de tabuleiros, atrás referida.
1 – Camada primária de preparação (emulsão betuminosa) 2 – Camada intermédia com utilização de membranas 3 – Camada superior de protecção (betão betuminoso) 4 – Betão fino projectado
