PONTE PROTENDIDA NO EXTRADORSO (EXTRADOSED) SOBRE O RIO ACRE

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1 PONTE PROTENDIDA NO EXTRADORSO (EXTRADOSED) SOBRE O RIO ACRE H. Ishitani Prof. Dr. EPUSP São Paulo, Brasil R. N. Oyamada Dr. Eng.º Civil OUTEC São Paulo, Brasil I. M. Silva Msc. Eng.º Civil OUTEC São Paulo, Brasil SUMÁRIO Este trabalho tem o objetivo de divulgar o projeto da Terceira Ponte sobre o Rio Acre. Trata-se da primeira ponte construída no Brasil com protensão no extradorso e será parte integrante do contorno rodoviário da cidade de Rio Branco, estado do Acre (AC). 1. INTRODUÇÃO A cidade de Rio Branco é capital do Estado do Acre situado na Região Norte do Brasil. Com o intuito de desviar o trânsito de cargas pesadas da região central da cidade está em obras um anel viário com extensão de 16km partindo da Estrada do Aeroporto até a Via Chico Mendes, que incorporando a BR-364 liga os dois distritos da cidade por meio da Terceira Ponte sobre o Rio Acre. Há 30 anos não é construída na cidade uma ponte sobre o Rio Acre. Esta obra com custo previsto em cerca de 12 milhões de reais é financiada pelo DNIT - Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes, sendo administrada pelo DERACRE - Departamento de Estradas e Rodagem do Estado do Acre com construção a cargo do consórcio formado pelas empresas SEC e CIDADE. A ponte comporta duas pistas, cada qual com duas faixas de tráfego, com opção de ampliação com passarelas laterais para pedestres. O projeto executivo da obra, de autoria da OUTEC Engenharia, consiste na primeira ponte do tipo extradosed no Brasil, em alternativa a ponte em viga de seção celular prevista no projeto básico. Este conceito híbrido de ponte foi difundido inicialmente no Japão, e começa a ganhar projeção no âmbito mundial. 1

2 Num primeiro contato a ponte extradosed parece ser uma pequena ponte estaiada com torres baixas, porém é mais apropriado considera-lá uma modificação da ponte em viga de concreto protendido, pois, apresentando uma relação de altura da torre para vão sustentado (H:L) entre 1:10 e 1:15, quando uma ponte estaiada convencional apresenta relação da ordem de 1:5 (Figura 1), confere a seus cabos posicionados na torre ângulos em torno de 10º a 20º, de modo que há grande preponderância da componente horizontal da força introduzida pelo cabo, caracterizando mais uma protensão externa do que um estai. PONTE ESTAIADA - H:L ~ 1:5 P - força de tração do cabo PV componente vertical da força H P H componente horizontal da força L H PONTE EXTRADOSED - H:L ~ 1:10 a 1:15 P - força de tração do cabo P H componente horizontal da força PV componente vertical da força L Figura 1: Relação de altura da torre por vão sustentado 2

3 O vão livre de uma ponte extradosed apresenta usualmente valores entre 100m e 200m, parâmetro próximo da ponte em viga de concreto protendido, contudo possibilita a redução da altura da viga principal. As torres mais baixas representam maior facilidade de execução do que uma ponte estaiada, além de poderem ser uma imposição no caso de gabarito de aviação na região. A flutuação de tensão nos cabos é menor do que em estais e uma vez que é dispensável o ajuste de forças nos cabos, elimina a necessidade de ancoragens especiais e possibilita a adoção de ancoragens do tipo sela (desviador) na torre. Para o dimensionamento dos cabos externos pode-se utilizar tensão limite de fadiga da ordem de 0,60.f y contra a usual 0,45.f y de uma ponte estaiada. Aliando a estas vantagens o apelo visual de uma forma estética que consegue interagir tanto com um ambiente natural como urbano, a ponte com protensão no extradorso (extradosed) passa a ser uma alternativa interessante para a concepção de novos projetos de pontes. O termo Extradosed Prestressed Bridge foi utilizado pela primeira vez pelo consultor francês de renome internacional Jacques Mathivat em A primeira ponte extradosed construída foi a Odawara Blueway Bridge (Figura 2) na cidade de Odawara ao sudoeste de Tóquio Japão em 1995, com vãos laterais de 74m e vão central de 122m. Hoje além de vários projetos executados no Japão e Coréia do Sul, as pontes extradosed começam a ser discutidas em eventos internacionais e adotadas como base para projetos, assim como a nova Pearl Harbor Memorial Bridge em New Haven E.U.A. No Brasil, a Terceira Ponte de Rio Branco AC foi concebida no modelo extradosed devido apresentar vantagens nos campos econômico e estético sobre a ponte em viga caixão de concreto protendido. Ainda no estado do Acre encontra-se em início de obras a segunda ponte deste tipo, a Ponte da Integração Brasil-Peru com vãos laterais de 65m e vão central de 110m, que faz parte do objetivo do Governo Federal em criar uma Rodovia do Pacífico. Figura 2: Odawara Blueway Bridge 3

4 2. PROJETO DA TERCEIRA PONTE DE RIO BRANCO - AC 2.1 Infra e Meso-Estrutura Os pilares centrais têm em torno de 10m de altura e são formados por duas paredes afastadas de 280cm dotadas de cortinas nas extremidades em forma de V (figura 3) para melhor comportamento hidrodinâmico e evitar o acumulo de troncos e outros resíduos trazidos pelas enchentes, conhecidos localmente por balseiros. Esta concepção de pilares proporcionou estabilidade para a construção em balanços sucessivos, método construtivo que elimina a necessidade de escoramento fora da região dos apoios por avanço de treliça superior apoiada no trecho anterior para sustentação das formas (figura 4). Os pilares em paredes duplas também auxiliam a reduzir os esforços horizontais devidos aos efeitos de temperatura, protensão, retração e fluência do concreto. A ligação dos pilares com a superestrutura é monolítica por meio de travessas que sustentam as vigas principais (longarinas) e as torres de estaiamento. A fundação dos pilares centrais é formada por blocos de coroamento (figura 3) dotados de 6 tubulões com diâmetro de 160cm escavados a ar comprimido; a camada de assentamento das bases foi encontrada entre 15m a 20m de profundidade. Figura 3: Forma da fundação dos pilares centrais Os encontros (cabeceiras) da ponte são formados por travessas que apoiam-se diretamente sobre 4 tubulões com diâmetro de 140cm e incorporam ainda uma cortina e muros de ala para a contenção do aterro da estrada. Estes encontros sustentam as longarinas por meio de aparelhos de apoio metálicos, que permitem movimentações horizontais e angulares, como também a laje de aproximação com apoio do tipo freyssinet para evitar depressões na entrada da ponte. 4

5 Figura 4: Construção por balanços sucessivos 2.2 Superestrutura A Terceira Ponte apresenta vãos laterais de 54m e vão central de 90m com largura de 17,4m (figura 5), recebendo além da protensão interna, cabos externos protendidos no extradorso apoiados em torres laterais com 12m de altura, sendo que estes cabos estão posicionados entre 6m e 9m acima do tabuleiro e são formados por 16 cordoalhas com diâmetro de 15,7mm produzidas com aço CP176RB que recebem três camadas de proteção contra a corrosão: galvanização dos fios a quente, filme de cera de petróleo e revestimento de PEAD (polietileno de alta densidade). Os cabos são conduzidos numa bainha de PEAD e protegidos até uma altura de 2,5m do tabuleiro com tubos anti-vandalismo de aço galvanizado. O tabuleiro é formado por vigas longarinas que tem altura variando de 2,0m nos vãos para 2,5m junto aos apoios centrais associadas a vigas transversinas espaçadas de 3,9m que servem de apoio para a laje superior que tem espessura de 20cm, além de travamento nos pontos de inserção dos cabos externos, uma vez que foi eliminada a laje inferior, restando apenas uma mesa colaborante junto aos apoios com 3,0m de largura. No dimensionamento da viga longarina, a consideração do estado limite de serviço recebeu tratamento diferenciado nos trechos central, laterais e junto aos apoios. Na região junto aos apoios sob ação direta dos cabos externos e com solicitação preponderante de momentos fletores negativos foi adotada a protensão limitada, ou seja, a verificação do estado limite de formação de fissuras para a combinação freqüente de ações e de descompressão para a combinação quase-permanente de ações. Na região dos vãos laterais e central com solicitação preponderante de momentos fletores positivos foram posicionados cabos com força de 5

6 protensão reduzida, adotando-se a protensão parcial, ou seja, a verificação do estado limite de abertura de fissuras para a combinação freqüente de ações e de formação de fissuras para a combinação quase-permanente de ações. Estes cabos com força de protensão reduzida foram necessários para redução do efeito desfavorável dos esforços hiperestáticos de protensão e para a verificação do estado limite último, desta região. Figura 5: Vista longitudinal Projeto da Terceira Ponte de Rio Branco AC Figura 6: Cortes transversais Projeto da Terceira Ponte de Rio Branco AC 6

7 3. ACOMPANHAMENTO TÉCNICO DA OBRA DA TERCEIRA PONTE A construção da Terceira Ponte teve seu cronograma delineado pelas condições climáticas, essencialmente pelo regime do Rio Acre, pois o nível d água varia significativamente entre os períodos de estiagem e chuvas, de modo que no primeiro os blocos de fundação ficam aparentes e no segundo os pilares ficam quase totalmente encobertos. A aduela de partida foi concretada em 4 etapas, escorada inicialmente no topo do pilar e em seguida valendo-se do trecho concretado anteriormente, diminuindo assim razoavelmente o volume de cimbramento e eliminando a interferência com o nível d água do rio. Segue um resumo de algumas datas envolvidas: - novembro/2003: escavação dos tubulões; - março/2004: início do trabalho de formas das travessas e aduelas de partida; - maio/2004: início da construção por balanços sucessivos; - dezembro/2004: concretagem das aduleas de fechamento dos vãos laterais e central. A modelagem computacional para o cálculo estrutural seguiu as fases da obra de modo a dar subsídio para o controle de flechas dos balanços sucessivos, proporcionando o fechamento sem discrepâncias significativas (figura 7). Atualmente a obra está com a estrutura praticamente terminada, restando para serem completados os guarda-rodas, pavimentação, iluminação e sinalização. Figura 7: Fechamento do vão central da Terceira Ponte de Rio Branco AC 7

8 4. REFERÊNCIAS [1] Ishitani, H. et al Memória de cálculo Ponte sobre o Rio Acre Contorno Rodoviário de Rio Branco. São Paulo, [2] Oyawa, W.O. Extradosed prestressed concrete (EPC) bridges: Challenge for the 21st century, disponível em: < Acesso em: 08/01/2005. [3] Stroh, S.L. Inovative design concepts for steel bridges, disponível em: < pdf>. Acesso em: 08/01/