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ASPECTOS DO PROJETO E FABRICAO DO VIADUTO ESTAIADO SOBRE A RODOVIA DOS IMIGRANTES

Pedro Afonso de Oliveira Almeida (1); Minoru Onishi (2); Hideki Ishitani (3)

Rui Oyamada (4); Tunehiro Uono (5)

(1) Professor Doutor, Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundaes Escola Politcnica, Universidade de So Paulo

e-mail: palmeida@usp.br

(2) Eng. Civil pela EPUSP Diretor da PROTENDE Ltda e-mail: minoru@protende.com.br

(3) Prof. Doutor, Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundaes, Escola Politcnica,

Universidade de So Paulo e-mail: hideki@usp.br

(4) Mestre em Engenharia Civil pela EPUSP, Diretor da OUTEC Engenharia de Projetos

E-mail: rui.oyamada@poli.usp.br

(5) Eng. Civil pela EPUSP Diretor da OUTEC Eng de Projetos S/C Ltda

Av. Prof. Almeida Prado, travessa 2, no. 83, Cidade Universitria, So Paulo/SP, CEP 05508-900 Resumo

As recentes privatizaes da malha rodoviria do estado de So Paulo vm exigindo necessidades de ampliao da infra-estrutura viria do Estado. Essas ampliaes exigem menor prazo de execuo em razo da precria infra-estrutura existente, que demandam do meio tcnico nacional o desenvolvimento e a aplicao de novas tecnologias de construo de pontes e viadutos, tal como recentemente ocorreu na construo do Viaduto Estaiado sobre a Rodovia dos Imigrantes, na baixada Santista. Esta obra foi inicialmente projetada como grelha com vigas pr-moldadas, caracterizando-se como uma ponte em grelha com vos isostticos de 44 metros. Entretanto, em razo do elevado nmero de pilares, somado aos aspectos de execuo da superestrutura sobre uma rodovia de trfego intenso e em operao, decidiu-se por um novo arranjo estrutural em viaduto estaiado, onde os elementos pr-moldados so lanados sem grande interferncia com a operao da rodovia, com reduo significativa do nmero de apoios, e com ganhos funcionais e estticos.

Para isso, foram desenvolvidas novas sees transversais para longarinas e transversinas, levando-se em conta tcnicas de premoldagem e de lanamento dessas peas ao longo da construo do viaduto.

Para a premoldagem das transversinas e das longarinas foram construdos beros de concretagem de modo a garantir o greide final de projeto

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1 Introduo

As recentes privatizaes da malha rodoviria do Estado de So Paulo vm exigindo necessidades de ampliao de sua infra-estrutura viria. Essas ampliaes tm exigido menores prazos de execuo para melhorar e recompor a precria infra-estrutura existente, que demandam do meio tcnico nacional o desenvolvimento e a aplicao de novas tecnologias de construo de pontes e viadutos, tal como recentemente ocorreu na construo do Viaduto Estaiado sobre a Rodovia dos Imigrantes, na Baixada Santista.

A obra foi inicialmente projetada com o tabuleiro sendo constitudo de longarinas pr-moldadas, transversinas e lajes moldadas in loco, caracterizando-se em um viaduto convencional em grelha de vos isostticos de 44 metros. Entretanto, premido pelo prazo extremamente exguo para a sua execuo, somado ao aspecto de ter que manter uma rodovia de trfego intenso em operao e sem interrupes nessa fase executiva, decidiu-se por um novo arranjo estrutural em viaduto estaiado, cuja montagem de seus elementos pr-moldados no acarretaria grande interferncia com a operao da rodovia, obtendo-se ainda significativa reduo no nmero de apoios, e com inestimveis benefcios funcionais e estticos.

A nova soluo em viaduto estaiado suscitou o desenvolvimento de novas sees transversais, tanto para as longarinas, como para as transversinas, levando-se em conta tcnicas de premoldagem e de lanamento dessas peas ao longo da construo do viaduto.

A fabricao das peas pr-moldadas referentes as transversinas e longarinas, exigiu a construo de beros de concretagem que levasse em conta as cotas finais do greide de projeto, de modo que na montagem, o greide final de projeto fosse obtido naturalmente. 2 Concepo e arranjo

O Viaduto Estaiado sobre a Rodovia dos Imigrantes foi concebido para ser executado em um prazo de no mximo seis meses, para que pudesse ser inaugurado juntamente com o complexo de obras da pista descendente dessa importante Rodovia, em dezembro de 2002. Cabe ressaltar que esse prazo foi conseguido, graas intensa sinergia que se formou entre os tcnicos da OUTEC Engenharia de Projetos S/C Ltda., autora do projeto estrutural, os tcnicos da EBEC Engenharia Brasileira de Construes S/A, responsvel pela construo e, os tcnicos da PROTENDE Servios de Construo Civil Ltda., fornecedora de materiais e mo de obra dos servios de protenso e estaiamento. Alm desse cronograma apertado, outros desafios tiveram que ser transpostos na elaborao do projeto, tais como a inovao tecnolgica, o respeito ao meio ambiente e o efeito esttico, que foram premissas adotadas nas demais obras da Rodovia dos Imigrantes, e tudo dentro de oramento j aprovado.

Para isso, foram considerados aspectos geomtricos do traado da interligao entre as Rodovias Imigrantes e Anchieta na Baixada Santista, onde tomou-se o trecho reto de 170 m para ser estaiado. Considerou-se tambm na definio do arranjo, as questes sociais envolvidas, onde a construo da obra no deveria interromper e prejudicar a operao normal da Rodovia dos Imigrantes, garantindo com isso o conforto do usurio. Essas condicionantes levaram definio de um arranjo de estrutura estaiada, com eixo longitudinal reto de 170 m, definidos por dois planos verticais de

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estaiamento, sendo o tabuleiro apoiado nos dois encontros de extremidades e suportado pelos estais ancorados em mastros formados por dois pilares de 56m de altura, travados por vigas travessas, formando um quadro aporticado na direo transversal.

Um outro aspecto relevante na concepo da estrutura foi a largura no usual do tabuleiro, j que abriga no total 5 faixas de rolamento, sendo 3 no sentido So Paulo-Santos e 2 no sentido inverso, separados por barreiras contnuas de concreto do tipo New Jersey. Isso acarretou um tabuleiro com cerca de 27m de largura; nos planos dos estais, duas linhas de longarinas, em peas pr-moldadas de 7m de comprimento e 50 tf, unidos por transversinas pr-moldadas de cerca de 23m e 40 tf, espaadas a cada 3,5m.

Cada plano de estaiamento formado de 22 estais, que so constitudos por cordoalhas especiais do tipo CP173/RB, de 15,7mm de dimetro cada, galvanizadas, engraxadas e encapadas com tubos de PEAD. O nmero de cordoalhas empregadas nos estais variou de 19 at 54, Fig. 2.1 e 2.3. Ressalta-se tambm que nesta obra foi empregado concreto estrutural com resistncias de 20MPa a 45MPa.

A concepo adotada permitiu a execuo da estrutura com equipamentos usuais da construo civil, disponveis no mercado, alm de resultar em comportamento estrutural bem definido, sem complexidades geomtricas que pudessem resultar em solicitaes secundrias significativas ao longo da vida til da estrutura.

Fig. 2.1 Foto panormica do viaduto

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Fig. 2.2 Esquema estrutural

1,2 ... - pontos do tabuleiro - v = deslocamento vertical

- N = fora normal - V = fora cortante - M = momento fletor

u1, u2, ... - deslocamentos horizontais da torre e1, e2, ... - estais

Fig. 2.3 Desenho esquemtico do estaiamento

1 14 15 16 17 18 19 20 21 22 4 5 6 7 8 9 10 11 12 132 3

u6 u5

u4 u3

u2 u1

u11 u10

u9 u8

e16e15

e14e13

e12

u7

e1

e2 e3 e4

e5

e6

e7

e8

e9

e10

e11

e22e21

e20 e19

e18 e17

v N V M

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3 Construo

Em se tratando de uma obra estaiada formada por elementos pr-moldados, foram construdos beros de concretagem que levassem em conta as cotas finais do greide de projeto, onde foram moldadas todas as transversinas e longarinas. Essa tcnica construtiva de sistema de encaixe direto, que eliminou o tempo necessrio para solidarizao das longarinas (tcnica adotada em outros sistemas construtivos) imprimiu uma velocidade maior na montagem do tabuleiro, pois permitiu que a protenso pudesse ser efetuada imediatamente aps o posicionamento das peas, resultando em ciclos de execuo de 5 dias para cada par de aduelas. No entanto, embora essa tcnica aparentemente simples tenha agilizado a execuo da obra, a laje teve que ser concretada em cada fase construtiva, solidarizando-se a estrutura assim definida, para garantir a estabilidade dos elementos premoldados j posicionados, em razo da inusitada largura do tabuleiro.

A execuo da infra-estrutura e da mesoestrutura at o nvel do tabuleiro foi efetuada paralelamente a premoldagem das peas. Em seguida foi construda a aduela de arranque, moldada in loco, sobre cimbramento. Dando continuidade a construo da obra, os pilares foram concretados por trechos, de modo a permitir o estaiamento das sucessivas aduelas. Em cada ciclo de montagem, o conjunto composto pelas respectivas longarinas e transversinas, devidamente protendido e ligado estrutura da fase anterior, foi ainda solidarizado por uma laje de 18cm de espessura, moldada in loco e, em seguida, estaiado nos pilares.

Desse modo, os pilares foram concludos simultaneamente com o tabuleiro. Aps a concluso do estaiamento foi realizado o travamento entre os pilares, por uma viga travessa superior.

O emprego desse sistema construtivo est esquematicamente apresentado nas figuras 3.1 a 3.4. As figuras 3.5 a 3.10 apresentam fotos mostrando algumas fases de construo.

Fig. 3.1 Vista geral do viaduto

PONTE ESTAIADARodovia do Imigrantes

85m

85m

27m

56m

Estais com cordoalhas de 15,7mm

(19 a 54 cordoalhas por estai)

Bloco principal

(30 estacas de 80)

Aduelas premoldadas

(7m)

Trasnversinas premoldadas(25m)

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Fig. 3.2 Seqncia de execuo do viaduto fase inicial

Fig. 3.3 Seqncia de execuo fase intermediria (1)

Fig. 3.4 Seqncia de execuo fase intermediria (2)

7m

7m

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Fig. 3.5 Foto do bero de concretagem das longarinas

Fig. 3.6 Foto da montagem de uma longarina premoldada

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Fig. 3.7 Foto da montagem de uma transversina

Fig. 3.8 Foto da ancoragem de um estai

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Fig. 3.9 Foto da fase final de fechamento (1)

Fig. 3.10 Foto da fase final de fechamento (2)

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4.0 Dados tcnicos e aspectos da instrumentao A seguir sero relacionados os principais dados que caracterizam o viaduto estaiado sobre a Rodovia dos Imigrantes. Dentro do programa de montagem da estrutura foram instaladas, em 10 ancoragens, clulas de carga do tipo monocordoalha. Essas clulas de carga aps a montagem foram protegidas para serem empregadas no ensaio de recebimento da obra, quando foram conectadas no sistema de aquisio dados para a determinao da assinatura dinmica da estrutura.

Comprimento do trecho estaiado: 170m Tipo de Estaiamento: "Semi Fan" - Simtrica Lagura do tabuleiro do trecho estaiado: 27,82m Cabos de estais: 100t Nmero de cabos: 44 Nmero de cordoalhas por cabo: 19 a 54 Cordoalha Belgo Mineira CP 173/RB Comprimento total da obra: 360m (*) (*) incluindo os viadutos de acesso

5 Concluso Com o emprego do mtodo construtivo, onde os elementos pr-moldados de concreto foram usados tanto na composio das longarinas quanto das transversinas, possibilitou a execuo do viaduto dentro do prazo de seis meses, demonstrando com xito o emprego dessas novas tecnologias na ampliao da infra-estrutura do pas. Referncias bibliogrficas POST-TENSIONING INSTITUTE. Recommendations for stay cable design, testing and

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London. 1988. GIMSING, Niels J. Cable Suported Bridges Concept & Design . John Wiley & Sons.

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