PROJECTO MAPUTO/KATEMBE/PONTA DO OURO

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1 PROJECTO MAPUTO/KATEMBE/PONTA DO OURO Tiago Mendonça 1, Vitor Brito 2 e Tiago Filipe 3 1 BETAR Consultores Lda., Director Técnico, Av. Elias Garcia Nº 53 2ºE, Lisboa, Portugal tmendonca@betar.pthttp:// 2 BETAR Consultores Lda., Coordenador de Projecto, Av. Elias Garcia Nº 53 2ºE, Lisboa, Portugal 3 BETAR Consultores Lda., Engenheiro Civil, Av. Elias Garcia Nº 53 2ºE, Lisboa, Portugal Sumário Este artigo descreve a intervenção da BETAR no Projecto Maputo/KaTembe/Ponta do Ouro, realizado em Moçambique. Trata-se de um projecto de cariz pluridisciplinar, englobando: Estrada que ligará Maputo ao Sul do país (209km); Planeamento Urbano da área da KaTembe. A obra mais emblemática deste projecto é a Ponte Maputo/KaTembe. A obra a executar terá necessariamente de vencer um grande vão (420m), e possuir um gabarit de pelo menos 60m. A solução preconizada passou pela utilização de uma ponte de Tirantes com torres de alturas diferentes. A solução rodoviária para Inserção em Maputo é também descrita, assim como algumas das Pontes associadas. Palavras-chave: Moçambique; Ponte Atirantada; Planeamento Urbano; Obra Rodoviária 1 INTRODUÇÃO A geografia de Maputo, capital de Moçambique, e a impossibilidade da cidade de se desenvolver para Norte, aconselha a realização de uma ligação entre as duas margens da Baía de Maputo, permitindo o desenvolvimento urbano para Sul, a KaTembe. Tal objectivo tem sido perseguido ao longo das últimas décadas, mas devido à complexidade desta obra e ao contexto politico e económico do País nesse período, não foi possível reunir as condições para a materialização deste grandioso empreendimento. A estabilidade política e social de Moçambique dos últimos anos, do qual resultou um crescimento económico sustentado, tornou internacionalmente credível a até então tímida economia Moçambicana, criando finalmente uma janela de oportunidade para este empreendimento. A BETAR Consultores Lda foi convidada a auxiliar as autoridades Moçambicanas na conceptualização de um Projecto estruturado e viável. Ficou estabelecido que para além do objectivo inicial de unir as duas margens, este projecto iria ser uma ocasião para potenciar o desenvolvimento sustentado de toda esta Região, e um marco no crescimento que Moçambique está a registar. Surgiu deste modo o Projecto Maputo/KaTembe/Ponta do Ouro, um projecto de cariz pluridisciplinar e de desenvolvimento regional, caracterizado por duas vertentes distintas mas complementares: (i) Concepção e construção de estradas que permitirão ligar Maputo ao Sul do país; (ii) Planeamento Urbano da área a Sul de Maputo, a KaTembe. 2 ÂMBITO DO PROJECTO Do âmbito do Projecto Maputo/KaTembe/Ponta do Ouro, encontram-se as seguintes actividades: (i) Construção da nova Ponte Maputo/KaTembe, que permitirá ligar com um excelente nível de serviço, as duas margens da Baía (numa extensão total de 2919m); (ii) Estabelecer um eixo rodoviário fiável, a Sul, entre Maputo e a fronteira com a África do Sul, potenciando o estabelecimento de trocas comerciais e promovendo o desenvolvimento de toda esta 1

2 (iii) (iv) área, para além do melhoramento da ligação rodoviária entre as localidades de Bela Vista e Boane (numa extensão total de cerca de 206 km); Promover e regular o desenvolvimento urbano da área da KaTembe, actualmente com baixa densidade populacional mas com grande potencial urbanístico, salvaguardando a qualidade de vida dos futuros habitantes e evitando a ocupação desregulada; Realização de um Plano de Desenvolvimento Regional para a área entre a KaTembe e a Ponta do Ouro (fronteira Sul), de forma a antecipar futuros problemas ambientais causados pelas novas vias rodoviárias nesta área sensível, e promover acções de minimização de impactos negativos. Numa fase inicial, o financiamento deste Projecto esteve garantido por intermédio de uma linha de crédito concedida pelo Governo Português. Neste quadro, e para além do auxílio na montagem do conceito e da demonstração da viabilidade do Projecto, o enquadramento da BETAR Consultores Lda foi estabelecido como: (i) Realização do Projecto de Engenharia de: 1) Estruturas da Ponte Maputo/KaTembe; 2) das Novas Estradas e; 3) das Pontes e obras de contenção Associadas; (ii) Realização do Projecto Urbanístico do Plano Geral De Urbanização Do Distrito Municipal Da Katembe (iii) Realização dos Estudos de base, como 1) Ambientais; 2) Estudos Hidráulicos; 3) Estudos de Tráfego; (iv) Realização de Levantamentos de base, como 1) Levantamentos Topográficos; 2) Levantamento dos Serviços Afectados; 3) Realização da Prospecção Geotécnica; (v) Realização do Plano de Desenvolvimento Regional; A crise económica que entretanto abalou Portugal, inviabilizou a efectivação do financiamento nos termos estabelecidos e obrigou à alteração do quadro de financiamento. A alternativa definida pelo Governo Moçambicano passou pela realização de um contrato de Financiamento em Regime de contrato FIDIC EPC/TurnKey com entidades da Republica Popular da China. As condições de base do contrato de financiamento colocam a responsabilidade integral do Projecto no empreiteiro, e como tal, a realização do Projecto de Engenharia pela BETAR nos termos inicialmente estabelecidos tornou-se inviável. Tornou-se por isso necessário enquadrar o posicionamento da BETAR à nova realidade, ajustando o anterior Pontos (i), para as novas actividades: (i) Realização do Estudo Prévio do Projecto de Engenharia de: ) Estruturas da Ponte Maputo/KaTembe; 2) das Novas Estradas e; 3) das Pontes e obras de contenção Associadas; (ii) Revisão do Projecto de Execução do Empreiteiro; (iii) Prestação de Serviços de Apoio Técnico ao Dono de Obra durante a execução da empreitada. 3 PONTE MAPUTO/KATEMBE 3.1 Alternativas de Traçado Consideradas Foram estudadas em pormenor duas localizações possíveis para a localização da nova Ponte (Fig. 1). Concluiuse que a Alternativa 2 permite uma solução mais interessante, minimizando consideravelmente a extensão de Ponte sobre a Baía e aproximando o eixo viário do centro de Maputo, a Norte, e da futura KaTembe, a Sul. ALTERNATIVA 2 ALTERNATIVA 1 Fig. 1 Imagem aérea com as alternativas de traçado da travessia e Vista da Solução Escolhida 2

3 3.2 Condicionalismos Portuários e de Navegabilidade na Baía Face à importância que o Porto de Maputo possui na economia local, este condicionalismo assumiu desde o início grande preponderância na concepção da Ponte. O projecto da Ponte conheceu uma primeira iteração em que apresentava uma solução estrutural caracterizada por uma Ponte atirantada com 350.0m de vão central e duas torres implantadas no canal de navegação. Concluiu-se numa fase posterior que esta solução comprometeria o desenvolvimento futuro do Porto, e como tal, a solução foi alterada. Para definição dos condicionalismos a respeitar, ocorreram várias reuniões técnicas com as autoridades responsáveis pelo Porto e desenvolveu-se um estudo especifico intitulado Relatório de Avaliação Preliminar do Impacto da Ponte na Actividade Portuária (BETAR/CONSULMAR), realizado com o apoio de especialistas em assuntos portuários. Conclui-se que a solução da nova Ponte deverá respeitar os seguintes condicionalismos: Largura livre de m na Baía, medida na perpendicular ao Cais existente; Largura Livre de 25.00m entre a extremidade da Torre e a extremidade do Caís; Gabarit Vertical de 60.0m na zona de circulação de Navios; Adotação de estruturas de Protecção adicionais contra embates das Torres no Estuário. 3.3 Servidões Aeronáuticas O Aeroporto Internacional de Maputo (AIM) está situado nas proximidades da Ponte Maputo/KaTembe. Nesta zona a volumetria dos empreendimentos está limitada. Este constrangimento limita a altura a adoptar para as Torres, o que indirectamente, condiciona o vão máximo a adoptar para a solução. Para analisar esta problemática, desenvolveu-se um estudo específico que conduziu à adopção de torres com diferentes alturas. 3.4 A Ponte A solução de Estudo Prévio para a Ponte Maputo/ KaTembe, materializa uma ponte com uma extensão total de 2919m, estruturalmente dividida em 1) Viaduto de Acesso Norte (911m); 2) Ponte Principal (815m) e 3) Viaduto de Acesso Sul (2 corpos independentes: 599m+594m, total de 1193m) Ponte Principal Fig. 2 Alçado planificado da Ponte Maputo/KaTembe A localização da Ponte Maputo/KaTembe reveste-a de grande impacto sobre a cidade, pelo que passará a ser uma referência tal como sucede com grandes pontes noutras cidades. Uma vez construída, será uma das maiores pontes de África, tornando-se naturalmente num marco do Moçambique moderno. Por esta razão, o aspecto final da obra de arte foi um dos factores determinantes na definição da solução, elegendo-se a solução atirantada para a estrutura. As torres são em forma de diamante, para conferirem ligeireza e transparência à obra. A sua base reduzida confere simetria visual e grande elegância e permite, ainda, diminuir a dimensão da fundação, tornando-a mais compacta, mais económica e com menor ocupação do solo e do estuário. Na zona superior, optou-se por uma disposição de tirantes em leque, com dois planos de suspensão convergentes. Para diminuir a altura da torre adoptaram-se selas para permitir a passagem dos cabos. 3

4 Fig. 3 Ante-visão da solução proposta para a Ponte Maputo/KaTembe A laje do tabuleiro está apoiada transversalmente em carlingas metálicas, constituídas por chapas de aço estrutural soldadas entre si formando um perfil I de inércia variável. Existem, ainda, chapas metálicas longitudinais aparafusadas destinadas a limitar o vórtice de ar na face inferior do tabuleiro, seccionando-o. O comportamento misto da secção é garantido pela ligação à laje e às nervuras de betão através de conectores e barras ancoradas. Fig. 4 Secção Transversal Tipo da Ponte Maputo/KaTembe Atendendo aos condicionalismos impostos pelo Porto de Maputo (item 3.2) que conduzem a um vão elevado, por um lado, e aos condicionalismos Aeronáuticos (item 3.3) que limitam a altura das torres, por outro lado, optou-se por uma solução peculiar, adoptando alturas diferentes para cada uma das torres, em função do limite autorizado. Esta solução, quer foi validada em termos técnicos, confere à solução uma identidade única. Fig. 5 Alçado, secção transversal e corte longitudinal dos mastros da Ponte Principal Nos vão de equilíbrio, colocaram-se dois pilares de retenção, cuja função é absorver parte do desequilíbrio criado no vão central por forças desequilibradas, diminuindo a deformação do tabuleiro, e indiretamente, as forças de desequilíbrio nas torres. Na zona sobre os pilares de retenção o tabuleiro é maciço em toda a largura de 4

5 forma a aumentar o peso do tabuleiro (que actuará como lastro ) e permitir a ligação de pré-esforço vertical aos pilares de retenção, cuja função será absorver a parcela restante da força ascendente. Fig. 6 Alçado planificado da Ponte Principal A ligação das torres aos maciços de encabeçamento de estacas é conseguida por intermédio de um embasamento, materializado por uma viga transversal e por vigas longitudinais. Consegue-se assim minimizar o peso do maciço, ao mesmo tempo que se garante uma transmissão adequada de forças. A execução dos maciços de encabeçamento a realizar em água, será efectuada com recurso a uma casca de betão pré-fabricado, que servirá de cofragem perdida, ou seja, só após a colocação do molde em betão pré-fabricado, o seu interior será integralmente betonado, in situ. Fig. 7 Cortes transversais do maciço de encabeçamento de estacas Para proteger a Torre que se encontra na baía, foram propostas duas estruturas independentes que irão actuar como estruturas de sacrifício. Estas estruturas são compostas por um maciço de betão armado, que encabeça um conjunto de estacas de betão armado. Face à grande magnitude das forças actuantes, o dimensionamento destas estruturas considerou o comportamento plástico da estrutura, com formação de rótulas plásticas e acomodação de grandes deslocamentos Viaduto de Acesso Norte O Viaduto de Acesso Norte apresenta uma extensão de 911m e é composto por um único módulo. A modelação de vãos do viaduto foi condicionada pela ocupação do solo, uma zona urbana consolidada, onde existem equipamentos industriais; rodovias importantes na malha urbana da cidade e um feixe ferroviário. Modelação de vãos do Viaduto de Acesso Norte: 45m + 55m + 85m m x2 + 85m + 71m + 80m + 85m x2 + 55m = 911m Fig. 8 Planta do Viaduto de Acesso Norte Para minimizar a ocupação no solo, assumiu-se que o tabuleiro irá ser suportado por um único pilar em cada alinhamento de apoio. O tabuleiro é composto por um caixão unicelular realizado em betão armado pré- 5

6 esforçado, com inércia variável nos tramos de maior vão e construído por avanços sucessivos. As aduelas são construídas in situ a partir das aduelas de encabeçamento dos pilares, evitando a ocupação do solo durante a sua construção. As secções são pré-esforçadas na direcção transversal na zona das consolas. Consegue-se assim optimizar as dimensões da consola do tabuleiro, e diminuir o peso total da secção. Fig. 9 Secções Transversais Tipo do Viaduto de Acesso Norte Nos diafragmas das secções de apoio está prevista a colocação de cabos transversais de forma a controlar a fendilhação que surge na zona superior por efeito do encaminhamento da carga proveniente da zona superior do tabuleiro para a zona de apoio no coroamento dos pilares. Os pilares são realizados em betão armado, prevendo-se a aplicação de pré-esforço longitudinal (vertical) permanente nos pilares localizados na zona de directriz curva, de forma a conferir-lhes capacidade resistente e a compensar o desequilíbrio de cargas verticais causada pela geometria do traçado. Fig. 10 Secções transversais tipo dos pilares do Viaduto de Acesso Norte: a) PVN1 e PVN2, b) PVN3 a PVN5, c) PVN6 e PVN7, d) PVN8 a PVN Viaduto de Acesso Sul O Viaduto de Acesso Sul apresenta uma extensão total de 1193m. É composto por 2 módulos estruturais, os Viadutos VS1 e VS2, com comprimentos de 599m e 594m, respectivamente. Na concepção do Viaduto Sul, e uma vez que as condicionantes de ocupação do solo não são significativas, procurou-se definir uma solução corrente, de fácil execução e de vãos moderados (55.0m). O tabuleiro é composto por dois caixões realizados em betão armado pré-esforçado, independentes, construídos por fases através de uma viga de lançamento. As juntas de betonagem estão localizadas a 1/5 dos vãos. A secção corrente do viaduto apresenta uma largura máxima em 6

7 projecção horizontal de 21.44m. Os tabuleiros estão afastados cerca de 10cm, têm 10.53m de largura cada um e 3.0m de altura constante em toda a extensão da obra, com almas verticais Modelação de vãos do Viaduto de Acesso Sul: VS1 = 50m+56m x9 + 45m = 599m VS2 = 45m + 56m x9 + 45m = 594m Fig. 11 Secção tranversal tipo do tabuleiro e pilares Cada tabuleiro está apoiado num pilar realizado em betão armado. Existem dois pilares independentes por alinhamento de apoio. Os pilares são vazados e com geometria octogonal. As dimensões envolventes exteriores e a espessura da parede das secções transversais em zona corrente variam em função da altura total do pilar. 4 INSERÇÃO RODOVIÁRIA EM MAPUTO No âmbito dos trabalhos deste Projecto, está incluída a reformulação do conceito rodoviário da zona Sudoeste de Maputo. A solução de Projecto contempla a reabilitação de algumas vias existentes, assim como a criação de novas vias para melhoramento da circulação geral, conforme listado de seguida. Fig. 12 Intervenção Proposta na Rede Viária de Maputo Reformulação do Nó da N1 com a N4/Av.OUA, com geometria de rotunda desnivelada por meio de 2 passagens inferiores (PI) com cerca de 19.0m de vão cada; Requalificação da Av. OUA e da Av. 24 Julho, com aumento de 2 para 3 vias de circulação por sentido. Inclui-se neste trecho a construção do Viaduto sobre a Praça 16 de Junho com cerca de 300m de extensão. Construção do Nó da Av. OUA/Av. 24 Julho com a Praça 16 Junho, com desnivelamento por viaduto da Praça, e com 4 ramos de acesso directos à rotunda existente. Também inclui os 2 ramos de interligação da Av. 24 de Julho com a via de acesso à Ponte Maputo/KaTembe. Construção de uma via paralela à Av. Nuno Alvares, com secção transversal de 2x2 vias; Construção do acesso norte à Ponte Maputo/KaTembe, a ser implantada entre o Bairro da Malanga e a Av. ONU. Neste trecho foi prevista uma passagem inferior (PI.1) com cerca de 14.0m de vão. Esta via será 7

8 construída sobre a encosta da Malanga, o que obrigará a alguns trabalhos adicionais para contenção de terras e para estabilização do aterro; Requalificação da Av. do Trabalho, com 2x2 vias até à Universidade e posteriormente com 2 vias de sentido único de poente para nascente, e com estacionamento longitudinal. Requalificação/Construção da Rua do Lago Amaramba e Rua Rainha Santa,, a ser dotada de sentido único de nascente para poente, com 2 vias de circulação e estacionamento longitudinal; Construção de cerca de 5 passagens superiores de peões. 5 ESTRADAS KATEMBE/PONTA DO OURO E BOANE/BELA VISTA Em termos de Infra-estruturas viárias, este projecto engloba a execução de cerca de 206km de estradas rodoviárias e respectivas obras de arte e de contenção associadas. As estradas podem ser subdivididas nos troços esquematizados na figura seguinte. Fig. 13 Traçado dos troços rodoviários englobados no Projecto Maputo / KaTembe / Ponta do Ouro Resume-se de seguida as principais características dos três troços do Projecto. Troço rodoviário Troço 1 (Maputo / KaTembe) Troço 2 (KaTembe / Ponta do Ouro) Principais características e objectivos do traçado extensão total de aproximadamente 33,85km; inclui a Ponte entre Maputo e a KaTembe ( Ponte Maputo/KaTembe ); inclui a inserção na rede viária da cidade de Maputo; inclui uma via interior à nova área urbana, a KaTembe; Potencia-se a ligação Norte/ Sul de Moçambique, materializando uma ligação directa à estrada existente N1. extensão aproximada de 108,9km com uma via de circulação para cada sentido; ligação à estrada Bela Vista/Boane, sensivelmente, a meio do Troço; Garante as ligações às localidades de Bela Vista, Salamanga, Zitundo e Potencia o desenvolvimento turístico de toda a região Sul, com especial destaque para a Reserva Especial de Maputo; ligação à Ponta do Ouro e à fronteira com a África do Sul; promoção do tráfego comercial com a vizinha África do Sul; 8

9 Troço rodoviário Troço 3 (Bela Vista / Boane) Principais características e objectivos do traçado extensão aproximada de 63,35km e com uma via de circulação para cada sentido; permite a ligação da cidade de Boane à cidade de Bela Vista, aproximadamente a meia-distância entre KaTembe e Ponta do Ouro; A intervenção prevista consiste, essencialmente, na beneficiação da estrada existente, a estrada N200; A secção transversal tipo da via, após a Ponte Maputo/KaTembe, consiste em duas vias de circulação com 3.50m cada, e duas bermas exteriores de 1.50m cada. Em termos de obras de arte, e para além do que foi referido nos itens 0 e 4 deste documento, neste Projecto está previsto: 3 Pontes Novas Rio Maputo (274.0m de extensão); Rio Futi (144.0m); e Rio Umbeluzi (352.0m) 5 Reabilitações/Reforço de Pontes Existentes Rio Tembe; Rio Changalane; Rio Mahubo; e 2 PS ao CF; 1 Alargamento PS ao CF junto a Salamanga. A solução definida para as Pontes novas, é uniforme, e consiste na realização de uma solução estrutural de utilização de vigas pré fabricadas de betão armado pré-esforçado, de vão corrente de 26.0m. Interessa referir que as novas Pontes justificam-se pela insuficiente capacidade hidráulica das obras existentes. Fig. 14 Planta e Alçado da Ponte sobre Rio Maputo e Secção Transversal Tipo Em relação às obras a reabilitar, realizou-se um levantamento de anomalias a cada obra, verificando-se que apesar de se registarem alguns problemas de falta de manutenção, as obras poderão ser reaproveitadas. Fig. 15 Excerto do Levantamento realizado a uma das Obras versus foto No que toca à obra a alargar, e uma vez que se trata de uma PS ao caminho de ferro, cujo tráfego (rodo e ferroviário) não pode ser interrompido, optou-se por materializar o apoio do novo segmento de tabuleiro por intermédio de micro-estacas, encabeçadas por uma viga de coroamento que também serve de carlinga do tabuleiro. As micro-estacas serão realizadas no tardoz dos muros existentes, a uma distância tal que permite a realização da viga de coroamento sem interferir com a obra existente. 9

10 Fig. 16 Solução de Alargamento versus foto obra existente 6 PLANO DE URBANIZAÇÃO DA KATEMBE Com a execução da nova Ponte entre Maputo e KaTembe, estão criadas as condições para que o desenvolvimento de Maputo ocorra para Sul. Tal facto cria uma pressão urbanística muito forte na margem de KaTembe. Para que o desenvolvimento da nova área urbana ocorra de uma forma planeada e ordenada, foi realizado um Plano de Urbanização para o Distrito Municipal da KaTembe. Prevê-se que até 2040, esta nova área urbana comporte cerca de habitantes. Fig. 17 Antevisão da nova área Urbana e Excerto do Plano de Urbanização realizado 7 CONCLUSÕES Este projecto, um dos maiores alguma vez realizados em Moçambique, obrigou à mobilização de uma equipa multidisciplinar por parte da BETAR Consultores. Trata-se de um grandioso empreendimento, não só em termos de Engenharia Rodoviária e de Estruturas, mas também, em termos de Planeamento Urbano e de Montagem de Modelo de Negócio. O facto de o Projecto se encontrar neste momento na fase de execução, comprova que as valências que a BETAR alocou ao Projecto foram adequadas e revela uma nova tendência de actuação das Empresas de Consultadoria em países em desenvolvimento, como Moçambique. No que concerne à obra rodoviária, este projecto irá intervir em cerca de 209 km de estrada, revolucionando o conceito de circulação rodoviária no Sul de Moçambique. Englobará ainda a execução da Ponte Maputo/KaTembe, que devido às condicionantes impostas pela Porto de Maputo, será uma das maiores Pontes de África. 10