REABILITAÇÃO E REFORÇO DA PONTE SAMORA MACHEL TETE, MOÇAMBIQUE

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1 REABILITAÇÃO E REFORÇO DA PONTE SAMORA MACHEL TETE, MOÇAMBIQUE JOÃO P. LOPES Eng.º Civil TEIXEIRA DUARTE S.A. Lisboa; Portugal jal@teixeiraduarte.com.br PEDRO L. FARO Eng.º Mecânico TEIXEIRA DUARTE S.A. Lisboa; Portugal ;plf@teixeiraduarte.com.br NUNO GONÇALVES Eng.º Mecânico TEIXEIRA DUARTE S.A. Lisboa; Portugal ncg@teixeiraduarte.pt JOSÉ L.SILVA Eng.º Civil TEIXEIRA DUARTE S.A. Lisboa; Portugal jls@teixeiraduarte.com.br RESUMO A Ponte Samora Machel, sobre o rio Zambeze, tem 720 metros de comprimento, vencendo cinco vãos parciais, três centrais com 180 metros e dois extremos de 90 metros. Esta obra de arte, de características excepcionais, foi projectada pelo Prof. Eng.º Edgar Cardoso, começou a ser construída em 1965 e tendo sido concluída em Em 2008 a Administração Nacional de Estradas, de Moçambique, lançou a empreitada de Reabilitação e Reforço sob projecto de autoria da GRID, que teve início em 2009 e foi concluída em Teve como âmbito a reabilitação e o reforço da ponte, através substituição dos cabos de suspensão, reforço e estabilização das carlingas, substituição dos aparelhos de apoio e juntas de dilatação, reparação e proteção das estruturas de betão e metálicas, bem como a implementação de meios para inspecção dos tabuleiros e cabos principais. 1. DESCRIÇÃO DA ESTRUTURA Figura 1: Vista geral da ponte Samora Machel 1

2 Trata-se de um sistema de suspensão múltiplo, com 4 torres, em que os cabos principais, em catenária, suspendem pendurais oblíquos, que sustentam as carlingas em betão pré-esforçado. Os tabuleiros, com 10m de vão, também em betão pré-esforçado, apoiam nestas carlingas, transmitindo para os cabos principais todos os esforços verticais. Para conferir rigidez na direcção horizontal, a estrutura é dotada de dois cabos de rigidez, pré esforçados, ao longo de toda a ponte, amarrados às carlingas, formando, em conjunto com os tabuleiros, uma treliça horizontal capaz de resistir aos esforços neste plano, como os do vento. Figura 2: Estrutura de suspensão do tabuleiro na fase de construção da Ponte A faixa de rodagem tem 7,2 metros de largura e dispõe de dois passeios de 2 metros cada, perfazendo uma largura total de 11,2 metros. Os cabos principais, de rigidez e os pendurais, são constituídos por fios de aço galvanizados de alta resistência, de 5mm de diâmetro, dispostos paralelamente entre si e envolvidos com enrolamento de arame de 3mm de diâmetro para protecção anti-corrosiva. Os painéis do tabuleiro, com 10 de vão, têm 11,2 metros de largura e são compostos por 9 longarinas em betão préesforçado, ligadas transversalmente por 4 diafragmas, sobre as quais se instalou uma laje de betão armado com 15 cm de espessura. As quatro torres, em betão armado, são formadas por duas colunas, ligeiramente convergentes para o coroamento. As colunas são contraventadas e a ligadas, ao nível das selas de passagem dos cabos principais, por uma viga transversal. Cada torre assenta numa sapata a qual por sua vez encabeça dois poços cilíndricos de betão armado com 6,0 metros de diâmetro, tendo atingido os poços mais profundos cerca de 22,0 metros. Os encontros são ocos, de betão armado, com duas peças pré-esforçadas para amarração dos cabos, que funcionam como tirantes dessas amarrações. Assentam também em grandes sapatas, encastrando estas directamente nos terrenos rochosos das margens. 2. DESCRIÇÃO DA INTERVENÇÃO 2.1 Reforço Substituição dos pendurais Ao todo são 288 os pendurais que sustentam o tabuleiro e que, devido ao seu elevado estado de degradação, foram integralmente substituídos por cabos de aço de alta resistência, locked coil, de diâmetro semelhante. Foram também substituídas as ancoragens das extremidades que ligam, de um lado, ao cabo principal e do outro à carlinga. Por se localizarem nas zonas dos passeios, foram protegidos por tubos metálicos anti-vandalismo até uma altura de 2m. Foi efectuado um levantamento topográfico que permitiu caracterizar a situação inicial da ponte que, devido a deslizamentos, e mesmo rupturas, que os pendurais foram sofrendo ao longo dos anos, apresentava um rasante muito irregular. Este levantamento foi fulcral para se determinarem todos os passos necessários para substituir os pendurais e, ao mesmo tempo, se obter uma geometria muito próxima da final. 2

3 Para as operações de substituição destes elementos foi necessário criar um sistema de suspensão provisório (figura 3), com pendurais verticais, que sustinham as carlingas permitindo fazer a substituição dos pendurais, sem pôr em risco a ponte. Este sistema era ajustável permitindo colocar a carlinga na cota necessária para aliviar as tensões nos pendurais dessa mesma carlinga, operações que foram feitas sincronizadamente entre os lados montante e jusante, e aferidas topograficamente. Para se colocarem os novos pendurais era necessário substituir as antigas ancoragens superiores pelas novas (figura 4), ancoragens essas que suspendiam duas carlingas adjacentes. Figura 3: Vista geral do Sistema de Suspensão Provisório Figura 4: Amarração superior Assim, o sistema de suspensão provisório era constituído, em cada uma das 3 frentes de trabalho, por 4 pendurais verticais, 2 por cada lado da ponte Reforço das carlingas Nas extremidades, junto às ancoragens inferiores dos pendurais, as carlingas foram reforçadas com betão armado nos alvéolos existentes e posteriormente envolvidas com chapas metálicas ligadas através de parafusos e coladas com resina epoxy à superfície do betão. Figura 5: Chapas de Reforço Carlingas De forma a solucionar a rotação excessiva das carlingas devido ao intenso e pesado trafego rodoviário, foi efetuada a estabilização das carlingas através da introdução de tubos metálicos ligando a parte inferior das carlingas ao painel do tabuleiro Reforço do cabo de rigidez Em localizações pontuais, o cabo de rigidez teve que ser reforçado, o que foi conseguido com a adição de strands, paralelos a este e amarrados na zona sã do mesmo cabo (figura 7). 3

4 Figura 6: Estabilização das Carlingas 2.2 Reabilitação Figura 7: Reforço do cabo de rigidez na carlinga MTB Torres e Encontros As torres e os encontros, em betão, após inspeccionados e identificadas as patologias das superfícies, foram devidamente reparados, consoante os casos, com argamassas de reparação tixotrópicas e groutes de elevado desempenho, sendo as primeiras utilizadas nas reparações de espessuras mais reduzidas. Em ambos os casos, as áreas deterioradas foram devidamente saneadas, limpas e as armaduras de aço corroídas foram tratadas e protegidas. As fissuras foram injetadas com resina epoxy. Após as reparações, as superfícies de betão foram protegidas com um esquema de revestimento flexível de impermeabilização adequado para betão. Todos os trabalhos nas torres foram realizados através de alpinismo industrial com acesso por corda, sem recurso a plataformas. Figura 8: Reparações de betão nas torres Devido ao elevado estado de degradação das escadas de acesso ao topo das torres, procedeu-se a substituição integral das mesmas. Figura 9: Plataforma para acesso às escadas das torres 4

5 2.2.2 Tabuleiros Nos tabuleiros foram reparadas as cabeças das longarinas, com recurso a groutes de elevado desempenho, que na maioria estavam partidas ou fissuradas, de forma a receber os novos aparelhos de apoio. Figura 10: Topo de longarina após reparação Figura 11: Aspecto final do tabuleiro após reparação e pintura de todos os elementos Aparelhos de Apoio Os aparelhos de apoio em chapa de bronze existentes que apoiam as longarinas nas carlingas foram substituídos por aparelhos em neoprene cintado. Os aparelhos de apoio laterais das carlingas nas torres (figura 12) foram substituídos por aparelhos de apoio deslizantes com teflon/inox. Figura 12: Novos aparelhos de apoio laterais das torres Substituição das Juntas de Dilatação As juntas de dilatação existentes estavam muito deterioradas, pelo que foram substituídas por novas semelhantes às existentes Cabos Principais Em zonas pontuais, o revestimento exterior dos cabos principais, com arame de 3mm, foi reparado e aplicada protecção adequada sob e sobre o novo enrolamento de protecção. Figura 13: Junta de dilatação após instalação do neoprene e aperto das barras Figura 14: Enrolamento com arame para protecção do cabo principal 5

6 2.2.6 Selas dos cabos principais As selas dos cabos principais, existentes no cimo das torres, encontravam-se em bom estado de conservação, a única anomalia identificada eram os seus pernos de fixação que nalguns casos estavam partidos ou mesmo inexistentes (figura 15). Foram reparadas as selas e colocados novos pernos de fixação, bem como aplicação de tratamento anticorrosivo. Figura 15: Aspecto inicial da sela antes de reparação Figura 16: Sela dos cabos principais após reparação e pintura Cabos de Rigidez Os cabos de rigidez, com diâmetro exterior de 66 mm, são ancorados nos encontros e ligados ao topo de cada carlinga por grampos de fixação em aço. O revestimento exterior dos cabos, também com arame de 3mm, era praticamente inexistente. A protecção anticorrosiva foi idêntica ao dos cabos principais. Figura 17: Enrolamento de arame para protecção do cabo de rigidez Bailéus Superiores de Inspecção Os bailéus superiores deslocam-se sobre os cabos principais da ponte e têm como função possibilitar a inspecção dos cabos, amarrações e ancoragens superiores, bem como de efectuar trabalhos de reparação, tais como substituição ou reaperto de parafusos ou reparações da protecção anticorrosiva. Figura 18: Aspecto final do novo bailéu superior 6

7 Os bailéus existentes estavam inoperacionais e foram substituídos por novos, com uma concepção diferente, efectuada pela TD. Foram totalmente fabricados e pintados em Obra. Os novos bailéus superiores permitem o transporte máximo de 6 pessoas, deslocam-se sobre os cabos principais da Ponte e são accionados através de 2 equipamentos eléctricos de tracção de cabos de aço, ancorados no cimo das torres, ao lado das selas. Para além dos equipamentos de tracção, o bailéu também está equipado com 2 dispositivos de segurança montados em 2 cabos paralelos aos de tracção, que actuam automaticamente se o bailéu exceder a sua velocidade normal. Os bailéus superiores também estão equipados com um ascensor lateral, que permite o transporte de no máximo 2 pessoas desde o passeio da ponte até ao bailéu superior. São accionados por 2 equipamentos eléctricos de tracção de cabos de aço e têm como segurança 2 dispositivos montados em 2 cabos paralelos aos de tracção. De modo a poder transpor as abraçadeiras nos cabos principais, foi desenvolvido um sistema mecânico que acciona um conjunto de 3 rodas articuladas, apoiando alternadamente no cabo principal. Figuras 19 e 20: Articulação das rodas do bailéu para transposição das braçadeiras dos cabos pendurais Bailéus Inferiores de Inspecção Os bailéus inferiores estavam bastante danificados, por isso foram reparados e devidamente protegidos com tratamento anticorrosivo. Para além da recuperação dos existentes, fabricamos 5 novos, um para cada vão. Figura 21: Montagem do bailéu inferior após reparação Guardas Metálicas Existentes As guardas metálicas existentes na ponte encontravam-se em razoável estado de conservação, pelo que foram desempenadas e reparadas em zonas pontuais. Após a reparação, as guardas foram totalmente pintadas. 7

8 Figura 22: Guardas da ponte após reparação e pintura Figura 23: Aspecto final da ponte após a intervenção 3. REFERÊNCIAS - Boletim Junta Autónoma das Estradas de Moçambique, 1972; - Reis, A. J. L. Suspension Bridge across Zambeze River at Tete Detail Design of the Rehabilitation Technical Report, 2008; 8