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Aveiro, 2 de Março de 2007
MANUEL LOUREIRO SUSANA BISPO
THOMAZ RIPPER ARMANDO RITO
REABILITAÇÃO DA PONTE DA BARRA
REFORÇO DA ESTRUTURA
Rehabilitation of the Barra Bridge – The strengthening sideA. Rito, M. Loureiro, S. Bispo, T. Ripper
1 - INTRODUÇÃO
- A Ponte da Barra sobre o Canal de Mira está localizada em Aveiro, na Estrada Nacional E.N. 109-7.
- Foi projectada pelo Prof. Edgar Cardoso em 1971, tendo entrado em serviço no anode 1975.
- O objectivo do Projecto de Reforço foi adaptar a Ponte às imposiçõesregulamentares actuais, garantindo, assim, a melhoria dos seus níveis de desempenho.
- Em face dos resultados das várias inspecções e da análise estrutural, foramestabelecidas as operações de reforço necessárias para cumprir os objectivosdefinidos.
- Comprimento total entre eixos de apoio - 578 m
- Viadutos de Acesso – Tramos extremos com 25 m e tramos correntes com 32 m
- Tramo Central – 80 m
2 – DESCRIÇÃO DA PONTE
Rehabilitation of the Barra Bridge – The strengthening sideA. Rito, M. Loureiro, S. Bispo, T. Ripper
32.00
578.00
32.00
P4
20.90
COSTA NOVA
25.00 32.0032.0032.00
P1 P2 P3
80.0032.0032.0032.00
P5 P6 P7 P8
32.0032.00
P9 P10 P11
32.0032.0032.0032.00
P12 P13 P14 P15
20.9025.00
AVEIRO
P16
- Tabuleiro dos Viadutos – 4 vigas de
altura variável ligadas por uma
laje superior
2 – DESCRIÇÃO DA PONTE
Rehabilitation of the Barra Bridge – The strengthening sideA. Rito, M. Loureiro, S. Bispo, T. Ripper
- Tabuleiro dos tramos centrais – Dois
caixões de altura variável
- O tramo central é formado por
duas consolas de 34 metros,
ligadas por um tramo isostático.
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2 – DESCRIÇÃO DA PONTE
Rehabilitation of the Barra Bridge – The strengthening sideA. Rito, M. Loureiro, S. Bispo, T. Ripper
- Os pilares são constituídos por
dois pórticos sobrepostos.
- Os encontros são caixas ocas.
As forças horizontais do tabuleiro
são transferidas por escoras/tirante à
laje de ensoleiramento que coroa os
poços de fundação.
2 – DESCRIÇÃO DA PONTE
- Primeiro sinal – Desenvolvimento de uma deformada excessiva das consolas do
tramo central, devido à escolha do sistema estrutural e fluência excessiva.
3 – PROBLEMAS ESTRUTURAIS DETECTADOS
Rehabilitation of the Barra Bridge – The strengthening sideA. Rito, M. Loureiro, S. Bispo, T. Ripper
Rehabilitation of the Barra Bridge – The strengthening sideA. Rito, M. Loureiro, S. Bispo, T. Ripper
Inspecções
AnáliseEstrutural
Problemas de manutenção,principalmente devido aos efeitos agressivos do meioambiente.
Necessidade dereforço global
e local
revelaram
revelaram
- Desde essa altura, foram realizadas várias inspecções à obra:
3 – PROBLEMAS ESTRUTURAIS DETECTADOS
- Primeiro sinal – Desenvolvimento de uma deformada excessiva das consolas do
tramo central, devido à escolha do sistema estrutural e fluência excessiva.
-Algumas das não conformidades com a regulamentação actual surgem devido
a que:
- Os valores das cargas de exploração eram inferiores
- Os estados limite de serviço e estados limite últimos não eram
contemplados
(a segurança era verificada por tensões admissíveis)
- A regulamentação para as acções sísmicas era diferente, e as
ferramentas para a análise sísmica que temos actualmente, não
existiam naquela época
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3 – PROBLEMAS ESTRUTURAIS DETECTADOS
- Análise do Tabuleiro
- Modelo plano (2D) de análise longitudinal
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- Problemas detectados:
- Descompressão nos tramos correntes (tensões de 2,4 MPa nas fibrasinferiores das vigas)
- Insuficiente:
- Capacidade resistente à Flexão (-15% nos tramos correntes e -10% nostramos em consola)
- Capacidade resistente ao Esforço Transverso junto a todos os apoios(manifestamente insuficiente nos tramos em consola e adjacentes)
- Capacidade resistente para Flexão e Esforço Transverso nas zonas de apoio do tramo isostático.
3 – PROBLEMAS ESTRUTURAIS DETECTADOS
- Análise do Tabuleiro
- Modelo 3D de elementos finitos
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- Problemas detectados:
- Insuficiente capacidade resistente à flexão da consola da laje superior naszonas de bordo livre
3 – PROBLEMAS ESTRUTURAIS DETECTADOS
- Análise dos pilares
- Análise estática
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- Análise sísmica
- Problemas detectados:
- Capacidade resistente inadequada (fustes, travessas e lintéis)
3 – PROBLEMAS ESTRUTURAIS DETECTADOS
- Análise dos pilares
- Análise estática
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- Problemas detectados:
- As reacções de apoio no P7 e P10 atingem valores significativos de tracção quando as sobrecargas estão localizadas no tramo central
3 – PROBLEMAS ESTRUTURAIS DETECTADOS
- Análise dos encontros
- Problemas detectados:
- O valor da força sísmica longitudinal transferida pelo tabuleiro é de
8400 kN Vs 3000 kN (valor do projecto original de acordo com a
regulamentação da época )
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Insuficiente:
- Resistência dos ferrolhos que fixam o tabuleiro à viga de estribo
- Resistência local dos elementos estruturais
CONSEQUÊNCIAS
3 – PROBLEMAS ESTRUTURAIS DETECTADOS
- Reforço do tabuleiro
- Pré-esforço exterior longitudinal
4 – SOLUÇÕES DE REFORÇO ADOPTADAS
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ENCONTRO PILARESCABO 1
10.5010.50
32.00
11.0010.50
25.00
15.0010.00
16.6
0
LIMITE DO TABULEIRO
LIMITE DO TABULEIRO
32.00
11.00
P1/P16PILARESP2/P15
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- Reforço do tabuleiro
- Pré-esforço exterior longitudinal
4 – SOLUÇÕES DE REFORÇO ADOPTADAS
PILARES
PILARES
CABO 3 CABO 4
LIMITE DO TABULEIRO
LIMITE DO TABULEIRO
CABO 1 CABO 2
P7/P10P8/P9
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- Maciços de ancoragem junto aos encontros
- Reforço do tabuleiro
- Pré-esforço exterior longitudinal
4 – SOLUÇÕES DE REFORÇO ADOPTADAS
CORTE LONGITUDINAL
SUPERFÍCIEPICADA
Rehabilitation of the Barra Bridge – The strengthening sideA. Rito, M. Loureiro, S. Bispo, T. Ripper
- Desviadores nos tramos correntes
- Reforço do tabuleiro
- Pré-esforço exterior longitudinal
4 – SOLUÇÕES DE REFORÇO ADOPTADAS
TRAVESSA0.30x0.30
CABO DEPRÉ-ESFORÇO
CORTE TRANSVERSAL
SUPERFÍCIEPICADA
BARRAS DEPRÉ-ESFORÇO
TRAVESSA 0.3x0.3
- Reforço do tabuleiro
- Reforço das almas e lajes inferiores dos caixões
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4 – SOLUÇÕES DE REFORÇO ADOPTADAS
PILAR P7
PILAR P8
LIMITE DO TABULEIRO
PILAR P7 PILAR P8
HEM280HEM280 BARRAS DEPRÉ-ESFORÇO
- Reforço do tabuleiro
- Reforço das lajes inferiores dos caixões
Rehabilitation of the Barra Bridge – The strengthening sideA. Rito, M. Loureiro, S. Bispo, T. Ripper
- Corte transversal - Corte longitudinal
4 – SOLUÇÕES DE REFORÇO ADOPTADAS
HEA100 HEA100
HEM280
CH.20x500x250
CH.12
1390==
HEM280
Conectores
2000
DETALHE
HEM280
BARRAS DE
SUPERFÍCIE PICADA
C C
PRÉ-ESFORÇO
- Reforço do tabuleiro
- Reforço das almas dos caixões
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- Corte transversal
Detalhe da ligação entre as barras e as almas
4 – SOLUÇÕES DE REFORÇO ADOPTADAS
- Reforço do tramo simplesmente apoiado
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- Reforço para esforço transverso com barras de pré-esforço inclinadas a 45º
- Reforço para flexão com barras de pré-esforço horizontais
Corte transversal
4 – SOLUÇÕES DE REFORÇO ADOPTADAS
P8
0.07 0.07 0.0818 0.0935 0.1053 0.1170 0.1288 0.1406 0.1524 0.1641 0.17 0.10
4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00
PORMENOR "A"
0.17 0.10BETÃOBETUMINOSO
- Reperfilamento da plataforma do tabuleiro
Rehabilitation of the Barra Bridge – The strengthening sideA. Rito, M. Loureiro, S. Bispo, T. Ripper
Enchimentosdos tramos emconsola e do tramo isostático
Elevação do tramosimplesmenteapoiado (70 mm)
4 – SOLUÇÕES DE REFORÇO ADOPTADAS
TRANSVERSAL ELEVATION LONGITUDINAL ELEVATION
- Reforço dos pilares
- Reforço comum a todos os pilares correntes
Rehabilitation of the Barra Bridge – The strengthening sideA. Rito, M. Loureiro, S. Bispo, T. Ripper
LAMINADOS DE FIBRAS DE CARBONO
BARRAS DE PRÉ-ESFORÇO
A A
NOVOS MACIÇOS DE BETÃO
4 – SOLUÇÕES DE REFORÇO ADOPTADAS
- Reforço dos pilares
- Reforço dos pilares P7 e P10
Rehabilitation of the Barra Bridge – The strengthening sideA. Rito, M. Loureiro, S. Bispo, T. Ripper
1.10
0.90
1.30
Dispositivos de ancoragem do tabuleiro
Pré-esforçoexterior dos fustes
Aumentodos lintéis
4 – SOLUÇÕES DE REFORÇO ADOPTADAS
- Modificação do sistema estrutural
- Libertação do tabuleiro nos encontros na direcção longitudinal
- Introdução de aparelhos dissipadores visco-elásticos na ligação do
tabuleiro aos encontros
Rehabilitation of the Barra Bridge – The strengthening sideA. Rito, M. Loureiro, S. Bispo, T. Ripper
4 – SOLUÇÕES DE REFORÇO ADOPTADAS
- Modificação do sistema estrutural
- Fixação, na direcção longitudinal, do tramo isostático às consolas adjacentes,
deixando livres as rotações segundo os eixos vertical e transversal
Rehabilitation of the Barra Bridge – The strengthening sideA. Rito, M. Loureiro, S. Bispo, T. Ripper
4 – SOLUÇÕES DE REFORÇO ADOPTADAS
CORTE TRANSVERSAL
A B
Dispositivos de
Dispositivo principal detravamento longitudinal
Blocos de
travamento transversalDispositivos de segurançatravamento longitudinal
Neoprene
CORTE "A"
Dispositivo de segurança
Bloco de
Tubo CHSde travamento longitudinal
Neoprene
Dispositivo principal de
CORTE "B"
travamento longitudinal
Dispositivo detravamento transversal
- A dimensão da estrutura e a complexidade e diversidade dos problemasestruturais e de conservação, obrigou ao estudo de uma intervenção profunda de reforço estrutural e de reparação:
5 – CONCLUSÕES
Rehabilitation of the Barra Bridge – The strengthening sideA. Rito, M. Loureiro, S. Bispo, T. Ripper
- Desenvolvimento e optimização das soluções de reforço
necessidades de reforço global
Vs
minimização das consequentes intervenções locais
- Harmonização entre os trabalhos de reforço e de reparação
- Procura de novas técnicas de reforço, explorando as potencialidades de novosmateriais e de diferentes formas de interacção entre materiais