PONTE PROTENDIDA NO EXTRADORSO SOBRE O RIO ACRE

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.
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P - força de
tração do
cabo
PONTE ESTAIADA - H:L ~ 1:5
PV – componente
vertical da força
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.
PH – componente
horizontal da força
H
PONTE EXTRADOSED - H:L ~ 1:10 a 1:15
P - força de
tração do cabo
PH – componente
horizontal da força
PV – componente
vertical da força
L
H
L
Figura 1: Relação de altura da torre por vão sustentado
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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.fy contra a usual 0,45.fy 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 1988. 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
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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.
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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
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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
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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
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4. REFERÊNCIAS
[1] Ishitani, H. et al – “Memória de cálculo – Ponte sobre o Rio Acre – Contorno Rodoviário
de Rio Branco”. São Paulo, 2003.
[2] Oyawa, W.O. – “Extradosed prestressed concrete (EPC) bridges: Challenge for the 21st
century”, disponível em: <http://www.readafrica.com/0202020235comag.html>. Acesso
em: 08/01/2005.
[3] Stroh, S.L. – “Inovative design concepts for steel bridges”, disponível em:
<www.aisc.org/Content/ContentGroups/Documents/NSBA5/343_NSBA_seminar_8stroh.
pdf>. Acesso em: 08/01/2005.
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