PONTE SOBRE O RIO SADO NA A2 AUTO-ESTRADA DO SUL SUBLANÇO GRÂNDOLA SUL/ALJUSTREL

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1 Tema 5 Realizações 627 de Autores PONTE SOBRE O RIO SADO NA A2 AUTO-ESTRADA DO SUL SUBLANÇO GRÂNDOLA SUL/ALJUSTREL JÚLIO APPLETON Eng. Civil A2P Consult, Lda. J. NUNES DA SILVA Eng. Civil A2P Consult, Lda. CRISTINA MARTINS Eng. Civil A2P Consult, Lda. PAULO BARROS Eng. Civil Brisa, SA. SUMÁRIO A presente comunicação tem como objectivo apresentar o projecto e a execução de uma nova ponte sobre o Rio Sado, na A2 - Auto-Estrada do Sul. Figura 1: Vista da Ponte sobre o Rio Sado e Viaduto. 1. DESCRIÇÃO DA ESTRUTUTRA, SUA INTEGRAÇÃO E CONDICIONAMENTOS A ponte, com 519 m de desenvolvimento, localiza-se entre os km e do Sublanço Grândola Sul / Aljustrel num traçado com directriz curva de m de raio e um perfil recto de 2.0% de inclinação. O perfil transversal comporta duas plataformas com m cada, separadas por 0.15 m. A ponte teve como objectivo principal a transposição do vale do Rio Sado cujo atravessamento se faz a uma altura de cerca de 36 m acima do nível do leito principal do rio, em caudal de estiagem. Este atravessamento conduziu à adopção de um vão de 90

2 628 Tema 5 Realizações de Autores m para vencer este obstáculo natural, sem localizar os pilares e as suas fundações no leito do rio e atender ao viés entre a directriz da A2 e a direcção de escoamento. Os eixos dos pilares adjacentes ao leito do rio foram localizados segundo a direcção do escoamento e dotados de um embasamento com uma forma hidrodinâmica. As fundações desses pilares são realizadas por 16 estacas com 1.00 m de diâmetro. Os restantes pilares e encontros são fundados em sapatas a profundidades de 3.00 a 5.00 m na camada de xisto alterado. Figura 2: Alçado da ponte e viaduto. Figura 3: Planta da ponte e viaduto. O tabuleiro, sem juntas entre os encontros, apresenta os seguintes vãos (sentido de Grândola): 32 m + 5 x 40 m + 55 m + 90 m + 65 m + 45 m + 32 m. Para o vão de 90 m a obra foi concebida com um tabuleiro executado por consolas sucessivas e na zona dos vãos de 40 m, o tabuleiro foi executado com cimbre móvel inferior ou cimbre ao solo (asnas metálicas e torres). Para efeito de organização designou-se por ponte a parte de obra com vãos de m e por viaduto a parte da obra com vãos de x 40 m. A estrutura do tabuleiro da ponte para cada plataforma é constituída por um caixão unicelular de betão armado pré-esforçado, de altura variável de 5.00 m sobre os pilares centrais (adjacentes ao leito principal) a 3.00 m na secção do meio vão central e nos tramos laterais. As almas têm uma inclinação constante igual a 10%. As consolas laterais têm um vão de 3.80 m. A aduela de arranque foi dimensionada por forma a criar uma plataforma de 5.00 m para montagem do cross member e das primeiras consolas, a que se seguiu a execução por aduelas sucessivas de 5 m suportadas por dois carrinhos. A estrutura do tabuleiro do viaduto (vãos de 40 m e 32 m) para cada plataforma é constituída por uma laje vigada com duas vigas pré-esforçadas longitudinalmente, de altura constante igual a 3.00 m, afastadas de m a eixo na secção dos apoios.

3 Tema 5 Realizações 629 de Autores Figura 4: Corte transversal do tabuleiro da ponte junto aos pilares. O pré-esforço longitudinal envolve os cabos das consolas (tipicamente 2 x 2 cabos de 19 cordões por aduela) e os cabos de continuidade. Foram deixadas bainhas de reserva para eventual futura utilização. O tabuleiro da ponte e viaduto é pré-esforçado transversalmente. A continuidade entre as duas estruturas é dada pela igual inclinação e posição da face exterior das vigas e das almas da secção em caixão. Figura 5: Transição entre a ponte o viaduto. Para o viaduto cada viga apoia, em cada alinhamento, num pilar de secção maciça rectangular modificada, inscrita num rectângulo de 2.00 m x 2.20 m.

4 630 Tema 5 Realizações de Autores Os pilares adjacentes ao leito principal do Rio Sado (H e I) têm uma secção rectangular oca modificada, inscrita num rectângulo de 3.50 x 7.00 m, apoiando-se cada caixão num único pilar. O tabuleiro da ponte apoia através de apoios fixos nos alinhamentos G e J e apoia através de apoios móveis na direcção longitudinal no alinhamento K. Sobre os pilares G a K realizam-se diafragmas mantendo-se uma franca abertura para permitir a circulação no interior do caixão. Os pilares H e I são monoliticamente ligados ao tabuleiro e têm uma altura livre de m e m respectivamente. O tabuleiro do viaduto apoia-se nos pilares e nos encontros através de aparelhos de apoio. Os aparelhos de apoio permitem as rotações de flexão do tabuleiro, impedem o deslocamento vertical e transversal. Os apoios dos alinhamentos E a G são fixos na direcção longitudinal e os apoios dos alinhamentos A a D são móveis nessa direcção. A concepção sísmica baseou-se na decisão de fazer participar alguns pilares (G a J) e os encontros na resistência à acção dos sismos. Os pilares adjacentes ao leito principal, de altura média, são monolíticos com o tabuleiro (a construir por aduelas sucessivas). Os pilares de outros 4 alinhamentos estão ligados ao tabuleiro através de apoios fixos tendo também uma pequena contribuição para a resistência sísmica da ponte. A resistência sísmica é complementada pelo envolvimento do encontro da margem direita, o que é concretizado através da interposição de aparelhos dissipativos em neoprene entre o encontro e o tabuleiro. Esses dispositivos de neoprene foram dimensionados com uma rigidez tal que as forças e deslocamentos nos pilares H e I sejam compatíveis com a sua capacidade resistente, obtida para as restantes hipótese de carga. Para além dos condicionamentos topográficos e rodoviários, os condicionamentos geotécnicos e hidráulicos repercurtiram-se directamente na concepção adoptada. Assim dotaram-se os pilares adjacentes ao leito do rio de um embasamento e as margens foram nessa zona protegidas com a colocação de geotêxtil e colchões tipo Reno. A zona de implantação dos pilares dos alinhamentos F e G foi também protegida com geotêxtil e enrocamento por forma a reduzir o efeito da erosão local em situação de cheia. 2. ASPECTOS PARTICULARES DO PROJECTO E EXECUÇÃO 2.1 Concepção e análise sísmica Aacção sísmica foi simulada por uma análise dinâmica não linear da estrutura introduzindo a modelação dos aparelhos especiais de neoprene e o comportamento não linear da estrutura de betão. Foram analisadas 3 hipóteses de rigidez elástica dos aparelhos (Ka = 100 x 10 3 ; 120 x 10 3 ; 200 x 10 3 kn/m) o que permitiu escolher o valor de 120 x 10 3 kn/m. A análise dinâmica não linear foi realizada com base em 10 acelerogramas seleccionados de acordo com as regras do EC8 para modelarem a acção sísmica definida no RSA. O comportamento não linear da estrutura foi simulado introduzindo elementos nas extremidades dos pilares E a J com relação momento-curvatura elástoplástica (rótulas plásticas), tendo em conta o nível de esforço axial nesses pilares. Verificou-se que apenas para a acção sísmica majorada nos pilares monolíticos com o tabuleiro (H e I) poderão ocorrer fenómenos não lineares quando da actuação de um sísmo.

5 Tema 5 Realizações 631 de Autores Figura 6: Pormenor dos aparelhos dissipativos de neoprene. O deslocamento longitudinal máximo obtido é de 10 cm. Na figura 7 apresenta-se a comparação do espectro de resposta com as respostas individuais dos 10 acelerogramas considerados e na figura 8 a resposta da estrutura (momento, deslocamento) ao longo do tempo e a relação momento-deslocamento na base do pilar H. Figura 7: Comparação do espectro de resposta com as respostas individuais dos 10 acelerogramas. Figura 8: Resposta da estrutura (momento, deslocamento) ao longo do tempo.

6 632 Tema 5 Realizações de Autores 2.2. Faseamento construtivo e pré-esforço O faseamento construtivo previsto no projecto para a execução do tabuleiro do viaduto envolvia a realização do tabuleiro com um cimbre móvel inferior e a realização do tabuleiro da ponte por consolas sucessivas e simétricas betonadas in situ com o apoio de carros de avanço, conforme se ilustra na figura 9. Figura 9: Processo construtivo. A este faseamento construtivo, à concepção estrutural e à verificação da segurança estão associados traçado de cabos de pré-esforço como se indica nas figuras 10 a 12. Na secção da junta de betonagem dos viadutos tem-se 1 ancoragem de continuidade, 1 ancoragem passiva e um cabo contínuo cuja ancoragem é realizada na face superior do tabuleiro a cerca de 4.5 m do pilar. Figura 10: Traçado tipo de cabos de pré-esforço longitudinal no viaduto. Na ponte tem-se, para cada aduela, 2 conjuntos de 2 cabos de pré-esforço de 19 cordões no banzo superior e após o fecho do tramo central, são pré-esforçados os cabos de continuidade no banzo inferior, como se indica nas figuras 11 e 12. Figura 11: Traçado de cabos no vão central da ponte.

7 Tema 5 Realizações 633 de Autores Figura 12: Pormenor com a localização das bainhas do pré-esforço superior da ponte. Foi previsto (e executado) um sistema provisório de equilíbrio das consolas que teve como objectivos garantir a compressão na secção de ligação do tabuleiro ao pilar na hipótese mais desfavorável da fase construtiva, que corresponde à queda de um dos carros de avanços, e evitar que o dimensionamento das armaduras dos pilares fosse condicionado pela fase construtiva. Na figura 13 apresenta-se um pormenor desse sistema. Figura 13: Sistema provisório de equilíbrio das consolas Ensaio de Carga da Estrutura De acordo com a prática da BRISA a Ponte sobre o Rio Sado foi objecto de um ensaio de carga com o objectivo de confirmar experimentalmente o bom comportamento da obra. O ensaio de carga foi realizado no tabuleiro nascente (Aljustrel/Grândola) com 12 camiões prefazendo uma carga total de 3544 kn, a que corresponde um momento flector máximo no vão de cerca de 64% do correspondente aos valores característicos da sobrecarga uniformemente distribuída + sobrecarga linear transversal.

8 634 Tema 5 Realizações de Autores Figura 14: Posicionamento dos camiões durante o ensaio de carga. Os deslocamentos verticais foram medidos através de nivelamento hidrostático (na ponte) e através de deflectómetros registadores (no viaduto). As rotações foram medidas com clinómetros de bolha de ar. Foi ainda realizado um nivelamento geométrico (topográfico). Foram ensaiados os troços dos alinhamentos G a K (Ponte) e o troço entre o Encontro Norte e o alinhamento E (Viaduto). Na figura 15 apresenta-se a comparação entre os valores dos deslocamentos na Ponte, obtidos no ensaio e os estimados através do modelo analítico. No que se refere às rotações verificou-se na disposição das cargas excêntricas uma rotação superior à do modelo analítico, na secção de meio vão. Figura 15: Ensaio da Ponte: deslocamentos verticais medidos e calculados.

9 Tema 5 Realizações 635 de Autores No ensaio da ponte o máximo deslocamento obtido foi de 12.5 mm e no ensaio do viaduto foi de 4 mm. Após o ensaio foi realizado novo nivelamento de precisão verificando-se que a máxima diferença de cota altimétrica foi de 0.3 mm o que comprova que a estrutura apresenta um comportamento elástico linear para além de uma boa concordância com os valores previstos no modelo analítico. 3. ALGUMAS QUANTIDADES DE MATERIAIS Quantidades Totais Área de tabuleiro = m 2 Betão C35/45 = m 3 (tabuleiro = m 3 ; pilares e fundações = m 3 ) Cofragem = m 2 (tabuleiro = m 2 ; pilares e fundações = m3) Aço = kg m 3 (tabuleiro = kg; pilares e fundações = kg) Pré-esforço = kg s m 3 betão/m 2 tab m 3 cofr/m 2 tab kgaço/m 2 tab kgaço/m 3 betão kgaço-pe/m 3 betão tab Tabuleiro Pilares e Fundações Total da Obra REFERÊNCIAS (1) A2P Consult, Lda - Ponte sobre o Rio Sado na A2 - Auto-Estrada do Sul, Sublanço Grândola Sul / Aljustrel, (2) Pedro Mendes - Análise Sísmica da Ponte sobre o Rio Sado no Sublanço Grândola Sul / Aljustrel da Auto-Estrada do Sul, Relatório ICIST, EP nº 15/00. (3) LNEC - Ensaio de Carga da Ponte do Sado no Sublanço Grândola (Sul) / Aljustrel da Auto-Estrada do Sul A2, LNEC, Relatório 07/02 - NOE.