As 5 principais tipologias de construção para a construção de tabuleiros de pontes de betão

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As pontes e viadutos são a infraestruturas por excelência da engenharia civil. De facto, permitem ligações de transporte (seja rodoviário, ferroviário ou pedonal) entre dois locais, numa zona urbana ou extraurbana.

Existem muitos tipos, classificados de acordo com o material utilizado, comprimento, forma, altura e muitas outras variáveis.

Neste artigo vamos analisar em conjunto as pontes que têm um tabuleiro de betão in-situ: Veremos quais são os tipos mais comuns e como proceder com as suas cofragens.

Primeiro, como podem ser classificados os tabuleiros das pontes de betão?

Classificação por geometria

Os tabuleiros das pontes de betão podem ser classificados por geometria de acordo com 5 tipologias principais:

Pontes retas: Esta geometria pertence a todos os tabuleiros de pontes e viadutos que são retos e não inclinados de forma acentuada. Esta tipologia é geometricamente a mais simples de resolver a nível de cofragem, embora seja necessário analisar o tipo de secção (ver parágrafo seguinte): uma secção constante não apresenta complicações particulares, enquanto que uma secção variável deve ser estudada cuidadosamente.

Pontes com geometria curva: Existem algumas complicações adicionais no caso de geometria curva, ou quando o tabuleiro da ponte ou viaduto tem uma certa curvatura e, portanto, uma certa escala. Neste caso, será necessário um estudo mais aprofundado da superfície da cofragem e da solução, que terá alturas diferentes em direções diferentes.

Pontes em arco: O tipo mais complexo é sem dúvida a ponte em arco, onde o arco tem uma função de suporte de carga para os cais e a estrada acima, descarregando todas as forças sobre as fundações através do arco. Este tipo é escolhido para ultrapassar longas distâncias quando não é possível ficar no chão.

Pontes suspensas: As pontes suspensas permitem ultrapassar vãos muito longos, e caracterizam-se pela presença de pilares que transmitem as cargas para as fundações que suportam o convés, através de elementos de tração (cabos de aço ou cabos).

1) Ponte reta 2) Ponte suspensa 3) Ponte de geometria curva 4) Ponte em arco

Classificação por secção

Há muitas secções que podem estar presentes em tabuleiros de pontes de betão in situ, e a escolha do desenho pode depender de muitas variáveis: cargas de desenho, comprimento do vão, largura e muitos outros fatores em jogo.

Entre os tipos mais frequentemente utilizados, podem ser consideradas as seguintes secções:

Secção de gaveta única: Esta é a secção menos complicada de conceber e construir, uma vez que tem uma geometria simples e constante. Em geral, a secção da caixa pode proporcionar uma elevada resistência às cargas de torção, geralmente devido à excentricidade das cargas devido ao movimento do veículo.

Secção de caixa de célula única (secção constante ou variável): A necessidade de reduzir as dimensões transversais das subestruturas (colunas e dintéis), um fator importante especialmente para as passagens superiores urbanas e extraurbanas, levou à conceção frequente de secções de caixa com um núcleo reduzido em relação à largura total da secção do tabuleiro.

Secção de asa de gaivota iluminada (constante ou variável): A secção de asa aligeirada (geralmente com cilindros porexpan) permite uma redução da espessura, mantendo intactas as características de resistência às cargas principais.

Secção com vigas em T: A secção aberta com vigas em T é a secção mais simples de um ponto de vista estrutural, mas também a menos eficiente do ponto de vista dos seus próprios pesos estruturais e forças de torção.

1) Gaveta única 2) Gaveta monocelular de canto constante 3) Asas de gaivota iluminadas borda constante 4) Secção em TT 5) Gaveta monocelular de canto variável 6) Asas de gaivotas aligeiradas de canto variável 7) Cabeça de martelo

Superstrutura de escoramento

A superestrutura ou tabuleiro, pode ser escorada com métodos diferentes dependendo das características do próprio convés e da situação orográfica subjacente.

Existem 5 tipos principais de construção de cofragem de tabuleiros de pontes de betão, vejamo-los em detalhe:

  • Cofragem conjugada
  • Cofragem em pórtico
  • Carro de avanço
  • Vigas pré-fabricadas in situ
  • Cofragem pendular

 

Cofragem conjugada

A cofragem conjugada é uma estrutura formada por torres de elementos multidirecionais unidas, que têm a função de transferir para o solo as cargas que atuam sobre o terreno, ou seja, o peso próprio, o peso da cofragem e o peso do betão.

Este sistema permite alcançar, inclusivamente, alturas significativas, suportando a cofragem do tabuleiro à altura requerida. A cofragem de tabuleiro consiste tipicamente numa grelha dupla de vigas metálicas e de madeira cobertas com chapa fenólica (ver último parágrafo).

A cofragem conjugada pode ser ótima nas seguintes condições:

  • Alturas até 20 metros;
  • Possibilidade de apoio no terreno;
  • Baixo número de vãos.

Cofragem em pórtico

A cofragem em pórtico é uma versão da anterior que permite ultrapassar vãos de até 20 metros sem apoio no solo. É utilizado nos casos em que é necessário assegurar a passagem de veículos durante a fase de execução, ou nos casos em que é necessário ultrapassar um obstáculo ou um curso de água.

O pórtico é obtido utilizando diferentes perfis metálicos, dependendo do comprimento do vão. Para vãos de até 12 metros é possível utilizar os perfis HEB-400 que são suportados pelos perfis HEB-300 e HEB-140.

Para vãos maiores é necessário utilizar vigas reticulares apoiadas em torres de alta capacidade (já não formadas por andaimes multidirecionais mas por perfis metálicos).

O cofragem do pórtico pode ser ótima nas seguintes condições:

  • Alturas superiores a 30 metros
  • Atravessar um curso de água ou uma estrada para assegurar a passagem de veículos, não excedendo 20 metros de comprimento.
  • Quando há muitos vãos a ser cobertos, há um ganho de desempenho em comparação com a movimentação (com montagem e desmontagem) de todo o volume de cofragem utilizado em cada vão

Carro de avanço

O sistema de carro consiste em estruturas metálicas móveis que suportam a cofragem em consola, betonando simetricamente em ambos os lados das estacas. Estas estruturas permitem que a cofragem seja erguida, despojada e deslocada através de macacos apoiados no vão da ponte recentemente betonada (ou, em alguns casos, por grandes gruas).

A construção de pontes através deste método é considerada desde o momento da sua conceção, uma vez que é necessário determinar o comprimento de avanço, o ângulo de avanço (o peso da mísula cria uma deflexão que deve ser considerada a fim de se ligar ao resto da ponte), o comprimento do vão de suporte e a resistência necessária do betão, entre muitos outros cálculos.

O processo começa pela pilha, avançando a consola em ambos os lados ao mesmo tempo, a fim de manter o equilíbrio na betonagem. Após a primeira betonagem, as estruturas de aço são montadas de cada lado, apoiando-se na secção já betonada com 3-5 metros de consola.

O projeto de cofragem deve ser estudado para cada betonagem, uma vez que são concebidos para serem adaptáveis a várias secções.

O carro de avanço pode ser ótimo nas seguintes condições:

  • Alturas acima de 20 metros;
  • Não existe possibilidade de apoio no terreno;
  • Pontes em arco.

Vigas pré-fabricadas in-situ

Uma opção que pode ser utilizada em alguns casos é pré-fabricar as vigas do tabuleiro in situ, de modo a que só necessitem de ser posicionadas com a grua a uma altura acima das colunas, e depois é colocada a laje de cobertura. Este processo evita o transporte de vigas pré-fabricadas em fábrica, que poderiam ser muito complexas devido ao seu comprimento, e acelera o processo de construção em comparação com uma solução não pré-fabricada.

Por outro lado, é ainda necessário estudar uma solução de cofragem para a betonagem posterior da laje de cobertura, e além disso, esta solução não permite curvaturas e/ou inclinações excessivas.

O sistema com vigas pré-fabricadas in-situ pode ser ótimo nas seguintes condições:

  • Pontes / viadutos retos
  • Tempos curtos de construção
  • Desenho com secção em T.

 

Viga pendular

A viga pendular é uma máquina que deve ser tratada como tal, e não como um sistema de cofragem. Consiste numa estrutura de suporte formada por uma enorme viga longitudinal, que funciona como estrutura de suporte e como guia para a estrutura transversal móvel que suporta a cofragem.

Pode ser colocada em cima do tabuleiro (neste caso a cofragem está suspensa) ou por baixo do tabuleiro (neste caso a cofragem é suportada). A maquinaria é acionada por cilindros hidráulicos, que se deslocam da secção recém betonada para a próxima pilha, repousando assim sobre 2 pilhas consecutivas e sobre a secção recém betonada; o seu comprimento deve, portanto, ser pelo menos o dobro do comprimento da secção.

É um sistema de montagem lento (entre 1 e 2 meses, dependendo do comprimento) e dispendioso, pelo que só se justifica para pontes de grande comprimento (mínimo 7 ou 8 vãos) e/ou alturas tais que a cofragem do solo seria demasiado cara (acima dos 20 metros), e também quando a orografia não é favorável à instalação de cofragem.

Uma variante deste sistema é o lançador de vigas e segmentos em que a estrutura longitudinal é muito semelhante, mas em vez de mover a estrutura da cofragem sobre ela, os elementos pré-fabricados são movimentados.

A viga pendular pode ser ótima nas seguintes condições:

  • Grande número de vãos
  • Alturas importantes a partir do solo
  • Pontes retas / viadutos com secção transversal constante

Cofragem do tabuleiro

A cofragem do tabuleiro consiste numa secção dupla de vigas, uma de madeira e outra de aço, que assenta sobre a estrutura subjacente. Pode ser uma cofragem conjugada, uma cofragem em pórtico, ou outro tipo de cofragem.

O revestimento do tabuleiro em contacto com o betão consiste apenas em painéis de madeira ou, mais frequentemente, painéis de tabuleiro fenólico.

Enquanto a execução de uma laje maciça requer apenas uma operação de betonagem, a execução da secção da caixa requer pelo menos 2.

A construção de pontes e viadutos exigiria muito mais investigação, que, devido a limitações de espaço, não pode ser coberta por este artigo.

Definitivamente faremos isto noutros artigos, siga-nos e fique atentos!

Engenheiro e MBA, faz parte do Grupo há 20 anos, a trabalhar no departamento de I&D como Gestor de Projetos de soluções de sistemas para Construção Civil.
Miquel Piñeira Guillamón
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