Análise De Custos Ao Longo Do Ciclo De Vida De Pontes Ferroviárias Resumo

ANÁLISE DE CUSTOS AO LONGO DO CICLO DE VIDA DE PONTES FERROVIÁRIAS

RESUMO

A dissertação tem como principal objectivo fazer um ponto de situação da construção das obras de arte na rede ferroviária do norte de Portugal, com análise dos custos dessas obras relacionando-os com as condições de execução, tendo presente que as mesmas decorreram em dois cenários completamente diferentes, sem circulação de tráfego ferroviário ou com condicionamentos introduzidos pela exploração ferroviária.

Faz-se referência ao normativo que regula o projecto das obras de arte ferroviárias em Portugal. Caracterizam-se, do ponto de vista técnico, as obras de arte construídas na década de 1990 e nos primeiros anos do século XXI, nas Linhas do Douro, Minho, Guimarães e Ramal de Braga, no âmbito da modernização do caminho de ferro.

Faz-se um ponto de situação da inspecção de pontes em Portugal, na Grã - Bretanha e no Estados Unidos da América. Apresentam-se alguns casos de trabalhos de reabilitação ou de conservação de obras de arte de alvenaria, de uma ponte com tabuleiro metálico e de reposicionamento de aparelhos de apoio de uma ponte em betão armado pré - esforçado.

Por último, faz-se uma abordagem da análise de ciclo de vida das pontes, referindo-se aspectos que condicionam essa análise, apresentando-se em relação a alguns conjuntos de obras, os custos de projecto, de fiscalização e de construção, comparando-se obras da mesma natureza construídas em diferentes linhas ferroviárias, em alturas distintas.

Palavras – chave: obras de arte ferroviárias, pontes ferroviárias, projecto, inspecção, manutenção, conservação, reabilitação, análise de custos, ciclo de vida.

iii

RAILWAY BRIDGES LIFE-CYCLE COSTS ANALYSIS

ABSTRACT

This master thesis is mainly aimed to make a presentation about the construction of bridges in the railway network of the north of Portugal, with cost analysis of this structures, connected to the construction restrictions. These works took place in two different sceneries, one without railway traffic and another with railway traffic obstructions.

It refers to the codes that concerns the Portuguese railway bridges design. The bridges constructed at the railways renewal, in the nineties and in the early twenty first century years, in Douro, Minho, Guimarães and Braga’s lines are characterized, by the technical point of view.

It mentions the bridges inspections in Portugal, Britain and The USA. It contains specific information about repairs, rehabilitation works of a masonry bridge, metallic deck bridge and a new location of a prestressed concrete bridge supports.

At least, it approaches a bridges life-cycle costs analysis, concerning several aspects, that restrain this analysis, that are related to some works, design, supervision and construction costs, in comparison with similar works, but in different lines and occasions.

Key-words: railways works, railways bridges, design, inspection, maintenance, rehabilitation, cycle- analysis, life-cycle.

iv AGRADECIMENTOS

Á REFER, pelas facilidades concedidas na frequência deste Curso de Mestrado e pela liberdade de acesso à documentação da empresa.

Aos colegas da empresa, da Delegação Norte e Departamento de Pontes e Passagens Desniveladas, por sempre disponibilizarem o seu conhecimento e experiência profissional.

Ao Professor Paulo Cruz, meu orientador científico, pela confiança depositada em mim, desde que manifestei a vontade de desenvolver este trabalho. A sua capacidade de trabalho, disponibilidade, apoio e ajuda, foi um estímulo para a elaboração desta dissertação.

À minha família e amigos pelo apoio e incentivo.

À minha mãe pela sua preocupação e apoio.

À minha mulher Mariana e aos meus filhos Pedro e João, pelo apoio amigo que sempre prestaram, pela paciência que tiveram comigo, sobretudo na fase final em que foram mais penalizados e a quem dedico esta dissertação.

v LISTA DE ABREVIATURAS

ACCVP Análise de custos de ciclo de vida de pontes

BMS Bridge Management System

CP CP – Caminhos de Ferro de Portugal, EP

FEUP Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

FHWA Federal Highway Administration

FRA Federal Railroad Administration

GOA Sistema de Gestão de Obras de Arte

GOA Gestão de Obras de Arte

ISTEA Intermodal Surface Transportation

LABEST Laboratório de Tecnologia do Betão e do Comportamento Estrutural da Faculdade de Engenharia do Porto

LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil

NBIS National Bridge Inspection Standard

PDL Ensaio de Penetrómetro Ligeiro

PI Passagem inferior

PIA Passagem inferior agrícola

PS Passagem superior

PSR Passagem superior rodoviária

REBAP Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado

REFER Rede Ferroviária Nacional, REFER, EP

RSA Regulamento de Segurança e Acções para Edifícios e Pontes

SCMI Structures Condition Marking Índex

UIC Union Internationale des Chemins de Fer vi

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO...... 1 1.1. Generalidades ...... 1 1.2. Objectivos ...... 2 1.3. Organização da Dissertação ...... 3 1.4. Breve introdução histórica ...... 4 1.5. A modernização do caminho de ferro na Região Norte ...... 5 1.6. As obras de arte construídas no contexto da modernização operada ...... 10 1.7. Classificação das Linhas em função das cargas máximas admissíveis, segundo a Ficha UIC 700-0...... 11 2. A CONSTRUÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS...... 14 2.1. O Projecto...... 14 2.1.1. Condicionamentos ferroviários, topográficos, geotécnicos e hidráulicos...... 14 2.1.2. A Normalização na Construção de Pontes Ferroviárias...... 15 2.1.2.1. Antecedentes históricos das Normas da REFER...... 15 2.2.2.2. As Normas de obras de arte da REFER...... 16 2.1.2.3. Outras Normas REFER aplicáveis às obras de arte...... 21 2.1.3. O Projecto de Suspensão de Via...... 25 2.1.4. Caracterização das obras de arte estudadas...... 25 2.1.4.1. Tipo de obras e soluções estruturais ...... 25 2.1.4.2. Estruturas de betão. Materiais e recobrimento das armaduras...... 35 2.2. CONSTRUÇÃO ...... 35 2.2.1. A construção de passagens Inferiores por lançamento incrementado...... 35 2.2.1.1. Introdução...... 35 2.2.1.2. – Método “Keller”...... 36 2.2.1.3. O Método da “Tecnimpulso” ...... 37 2.2.1.4. Método da “ATROS” ...... 40 2.2.2. A construção de passagens inferiores por escavação mineira...... 40 2.2.3. A construção de passagens Inferiores por estacas tangentes ...... 41 2.2.4. As Fundações das obras de arte...... 44 2.2.5. O Pré-esforço nas obras de arte ...... 46 2.2.6. Tipos de aparelhos de apoio mais utilizados ...... 46 2.2.6.1 Apoios elastoméricos ...... 47 2.2.6.2. Apoios de neoprene em caixa fixa ...... 47 2.2.7. Tipos de juntas de dilatação mais utilizadas...... 50 2.2.8. A pré - fabricação de obras de arte ferroviárias ...... 54 2.2.8.1. Problemas e patologias em passagens superiores de peões ...... 54 2.2.8.2. Passagem Superior Rodoviária. Erros de construção e soluções de reparação..... 58 2.2.7. Construção de Passagens Superiores de Peões tipo “Ponte Catenária”...... 72 2.2.7.1. Concepção Estrutural...... 72

vii 2.2.7.2. O Processo Construtivo...... 73 2.2.8. Ensaios de carga em pontes e viadutos ...... 75 2.2.8.1. Ensaios da Ponte de Caniços ...... 77 2.2.8.2. Sistema de medição instalado...... 78 2.2.8.3. Condução do Ensaio de carga...... 79 2.2.8.4. Resultados e Conclusões ...... 80 2.2.8.5. Ensaio de Vibração Ambiental ...... 82 2.2.9. – A fiscalização das obras de arte ...... 83 2.2.10. Telas Finais e a Compilação Técnica ...... 85 3. A INSPECÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS ...... 88 3.1. Antecedentes históricos...... 88 3.2. A Inspecção de obras de arte pela REFER...... 90 3.2.1. Inspecção das obras de arte no troço Valongo/Cete da Linha do Douro ...... 92 3.3. A Inspecção de Pontes nos Estados Unidos ...... 96 3.3.1. Compilação Técnica...... 98 3.3.2. Inspecções Periódicas...... 98 3.3.3. Inspecções sub - aquáticas ...... 99 3.3.4. Inspecções Especiais ...... 99 3.3.5. Relatórios das Inspecções...... 99 3.3.6. Inspectores e Engenheiros ...... 100 3.4. A inspecção de pontes pelos caminhos de ferro britânicos ...... 100 3.4.1. Frequência e preparação das inspecções ...... 100 3.4.1.1. Inspecções Detalhadas ...... 100 3.4.1.2. Inspecções Visuais...... 102 3.4.2. Inspecções Detalhadas...... 103 3.4.2.1. Objectivo ...... 103 3.4.2.2. A Inspecção...... 103 3.4.3. Inspecções Visuais...... 107 3.4.4. Inspecções Adicionais ...... 107 3.4.5. Relatórios de Inspecção ...... 108 3.4.6. Índice do Estado de Conservação das Obras de Arte...... 108 3.4.6.1. Visão geral do Sistema...... 109 4. A CONSERVAÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS...... 111 4.1. A manutenção preventiva ...... 111 4.2. Trabalhos de Reparação...... 113 4.2.1. A reparação das pontes em alvenaria ...... 114 4.2.1.1. As causas das infiltrações ...... 114 4.2.1.2. A reparação do sistema de recolha de águas...... 115 4.2.2. A reparação de pontes metálicas...... 115 4.2.3. A reparação de pontes em betão armado pré - esforçado...... 116 4.2.4. O reposicionamento de aparelhos de apoio num pilar da Ponte Ferroviária de S. João ...... 117 4.2.4.1. Sistema de Execução...... 119 4.2.4.2. Metodologia de Execução adoptada...... 120 4.3. A Reabilitação e Reforço de pontes...... 123 4.3.1. O Alargamento da Ponte sobre o rio Ferreira ...... 124 viii 4.3.1.1. Concepção das estruturas...... 125 4.3.1.2. Critérios de dimensionamento...... 126 4.3.1.3. Impermeabilização e drenagem ...... 127 4.3.2. Estabilização e Recuperação de duas Passagens Superiores Rodoviárias ...... 127 4.3.3 - Beneficiação do Viaduto do Rego Lameiro...... 132 5. ANÁLISE DE CUSTOS AO LONGO DO CICLO DE VIDA .....140 5.1. Introdução ...... 140 5.2. Aspectos que condicionam a análise de custos ao longo do ciclo de vida da ponte ...... 142 5.3 – Os custos das obras objecto de estudo...... 143 5.4. Comparação de custos do mesmo tipo de obra, a preços actuais...... 145 5.4.1. Passagens Inferiores ...... 145 5.4.2. Passagens superiores ...... 148 5.4.3. Pontes e Viadutos ...... 150 5.5. Acções necessárias ao prolongamento do ciclo de vida ...... 153 5.6. A utilização da análise de custos de ciclo de vida, na escolha da solução de projecto ...... 155 6. CONCLUSÕES ...... 157 6.1 – Considerações finais ...... 157 6.2 – Conclusões gerais ...... 159 6.3 – Desenvolvimentos futuros...... 161 BIBIOGRAFIA E REFERÊNCIAS...... 163

PÁGINAS DA INTERNET...... 170

ÍNDICE DE FIGURAS

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO

Figura 1.1 - Traçado da Rede Ferroviária da Região Norte ...... 5 Figura 1.2 - Ponte Maria Pia em construção - "Pont du Douro à Porto 2 por G. Eiffel-Clichy, 1879... 6 Figura 1.3 – Construção da Ponte S. João ...... 6 Figura 1.4 - Traçado da Linha do Douro (Ermesinde – Caíde)...... 7 Figura 1.5 -Traçado da Linha do Minho (Porto - S. Romão)...... 8 Figura 1.6 - Traçado da Linha do Minho (S. Romão - Nine)...... 8 Figura 1.7 - Traçado da Linha de Guimarães...... 9 Figura 1.8 -Traçado do Ramal de Braga...... 9 Figura 1.9 – Mapa de cargas máximas admissíveis na rede ferroviária nacional (Instrução de Exploração Técnica n.º50)...... 13

CAPÍTULO 2 - A CONSTRUÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS

Figura 2.1 – Viadutos de Cabeda ...... 14 Figura 2.2 - Pormenor de impermeabilização do tabuleiro...... 18 Figura 2.3 - Modelo de carga 71 da UIC ...... 22 Figura 2.4 - Modelo de carga SW/O da UIC ...... 22 Figura 2.5 - Modelo de carga 2000 da UIC ...... 23 Figura 2.6 – Distribuição por ano de construção das obras analisadas...... 25 Figura 2.7 - Passagem Inferior Rodoviária PI 3 ao km 44,894 do Ramal de Braga ...... 26 Figura 2.8 - Passagem Agrícola - PA 2 ao km 22,415 da Linha do Douro ...... 27 Figura 2.9 - Passagem Inferior de Peões – PIP 3 ao km 35,172 da Linha do Douro (Estação de Paredes) ...... 27 Figura 2.10 - Passagem Inferior Rodoviária - PI 2 ao km 44.256 do Ramal de Braga (Exemplo de tabuleiro com aparelhos de apoio)...... 27 Figura 2.11 - Passagens Inferiores Rodoviárias - Tipo de Estrutura...... 28 Figura 2.12 - Passagens Inferiores Agrícolas - Tipos de Estrutura...... 29 Figura 2.13 – Passagem Superior Rodoviária ao km 32,730 da Linha do Minho...... 29 Figura 2.14 - Passagens Superiores Rodoviárias - Tipo de Estrutura...... 30 Figura 2.15 - Passagens Superiores Rodoviárias. Distribuição por número de vãos ...... 31 Figura 2.16 - Passagens Superiores Rodoviárias - Tipos estruturais em obras de um único vão..... 31 Figura 2.17 - Passagens Superiores Rodoviárias - Tipos estruturais em obras de três tramos...... 32 Figura 2.18 –Passagem superior de peões (metálica) ao km 29,971 da Linha do Douro (Estação de Caíde)...... 32 Figura 2.19 – Passagem superior de peões (betão ...... 32 Figura 2.20 – Distribuição das passagens superiores de peões segundo o material de construção 33 Figura 2.21 – Distribuição das passagens superiores de peões segundo as acessibilidades...... 33 Figura 2.22 – Viaduto Ferroviário ao km 35.740 da Linha do Minho, com 426 m de extensão...... 34 Figura 2.23 - Pontes e Viadutos Ferroviários - Tipos de estrutura ...... 34 Figura 2.24 - Sistema de Suspensão de Via "Keller" ...... 36 Figura 2.25 - Sistema "Keller" - Apoio no quadro de betão armado...... 36 x Figura 2.26 - Sistema "Keller".Prolongas ...... 36 Figura 2.27 - Sistema "Keller". Macacos hidráulicos e prolongas...... 36 Figura 2.28 - Quadro deslizante de passagem inferior de peões no troço Caíde- Livração da Linha do Douro...... 37 Figura 2.29 -Sistema de lançamento hidráulico (macacos hidráulicos e prolongas) ...... 37 Figura 2.30 - Sistema de suspensão de via ...... 38 Figura 2.31 - Sistema de Suspensão de via . Apoio das vigas mestras no quadro de betão armado ...... 38 Figura 2.32 - Esquema de Suspensão de via...... 38 Figura 2.33 - Laje e muretes de guiamento...... 39 Figura 2.34 - Quadro de betão armado. Bisel de ataque...... 39 Figura 2.35 - Aterro de reforço da zona de suspensão de via...... 39 Figura 2.36 - Passagem inferior rodoviária 6, ao km 44.006 do troço Penafiel – Caíde...... 41 Figura 2.37 – Fase I ...... 41 Figura 2.38 - Fase II...... 42 Figura 2.39 - Fase III...... 43 Figura 2.40 - Fase IV...... 43 Figura 2.41 – Fase V...... 44 Figura 2.42 - Aparelho de Apoio Elastométrico refª "Lemitrony"...... 47 Figura 2.43 - Aparelho de Apoio tipo "Panela" - Unidireccional (Encontro da Ponte de Caniços) ... 48 Figura 2.44 - Aparelho de Apoio tipo "Panela" - refª Letrony - Unidireccional...... 48 Figura 2.45 - Aparelho de apoio tipo "Panela" - refª Letrony - Fixo...... 48 Figura 2.46 - Tipos de Aparelhos de Apoio ...... 49 Figura 2.47 – Desenho esquemático de junta de dilatação elastomérica de compressão...... 50 Figura 2.48 – Pormenor esquemático de junta de dilatação elástica expansível nucleada estrutural (Tipo Jeene) ...... 51 Figura 2.49 – Desenho esquemático de junta de dilatação em monobloco de elastómero e aço ... 51 Figura 2.50 – Desenho de junta de dilatação metálica...... 52 Figura - 2.51 – Desenho esquemático de junta elastomérica modelar...... 52 Figura 2.52 – Tipos de juntas de dilatação em pontes e viadutos ferroviários ...... 53 Figura - 2.53 – Desenho esquemático de junta de dilatação em neoprene armado ...... 53 Figura 2.54 - Betão destacado na zona de fixação da chapa do guarda-corpos...... 55 Figura 2.55 - Idem, já com oxidação num dos parafusos...... 55 Figura 2.56.–Destaque do betão na zona da chapa inferior de fixação do guarda - corpos ...... 55 Figura 2.57 - Idem ...... 55 Figura 2.58 - Posicionamento de parafusos de chapa de fixação de guarda corpos em junta de dilatação ...... 56 Figura 2.59 - Idem ...... 56 Figura 2.60 - Laje de escada de acesso a passagem superior de peões, com fissuras na face inferior...... 56 Figura 2.61 - Fissuras na face inferior da laje de escada, após reparação...... 56 Figura 2.62 – Rampa na zona de ligação ao viaduto rodoviário, podendo-se ver o depósito de terras soltas e pedras ...... 57 Figura 2.63 – Vista, de outro ângulo, do depósito de terras e pedras...... 57 Figura 2.64 - Deslocamento da rampa em resultado de assentamento diferencial da fundação... 57 Figura 2.65 - Aumento da largura da junta em cerca de 3 cm ...... 57 Figura 2.66 - Passagem Superior Rodoviária - km 26,177 da Linha do Douro...... 58

xi Figura 2.67 - Projecto inicial ...... 59 Figura 2.68 - Encontro em cofre.Falta de juntas de dilatação...... 62 Figura 2.69 - Encontro Perdido. Falta de juntas de dilatação ...... 62 Figura 2.70 - Aparelho de apoio no Encontro Perdido ...... 62 Figura 2.71 - Rotura das ligações do passeio ao muro avenida ...... 63 Figura 2.72 - Fracturação dos passeios ...... 63 Figura 2.73 - Fractura no banzo inferior da "Viga longarina"...... 63 Figura 2.74 - Fissuras e mau acabamento do betão (Encontro em cofre)...... 64 Figura 2.75 - Fissura (Encontro em cofre)...... 64 Figura 2.76 - Passeio em falso, por falta de aterro no encontro perdido...... 64 Figura 2.77 – Falta de aterro no encontro perdido...... 64 Figura 2.78 – Rotação do passeio relativamente ao muro avenida...... 65 Figura 2.79 - Parafusos de fixação da chapa do guarda corpos em junta...... 65 Figura 2.80 - Erosão do talude do Encontro em cofre...... 66 Figura 2.81 – Falta de Caleiras de drenagem...... 66 Figura 2.82 - Caleiras de drenagem deslocadas ou partidas...... 66 Figura 2.83 - Betão aparente no encontro com irregularidades ...... 67 Figura 2.84 – Betão aparente no tabuleiro com irregularidades...... 67 Figura 2.85 - Reposição da ligação do passeio ao muro avenida. Caleira de drenagem complementar ...... 71 Figura 2.86 – Caleira da drenagem complementar...... 71 Figura 2.87 - Pormenor do muro de gabiões contendo o muro de betão armado ...... 72 Figura 2.88 - Muros de gabiões norte e nascente ...... 72 Figura 2.89 - Passagem inferior de peões ao km 30,780 da Linha do Douro ...... 72 Figura 2.90 – Vista inferior do tabuleiro da passagem inferior de peões ...... 72 Figura 2.91 - Execução do Encontro E1 ...... 74 Figura 2.92 - Aplicação de pré-esforço no Encontro E2 ...... 74 Figura 2.93 - Instalação dos cabos de pré-esforço do tabuleiro ...... 74 Figura 2.94 – Pré - laje do tabuleiro ...... 74 Figura 2.95 - Colocação de pré-lajes suspensas dos cabos de pré-esforço...... 75 Figura 2.96 – Vão entre o encontro esquerdo e o pilar com todas as pré-lajes já instaladas...... 75 Figura 2.97 - Montagem de pré – lajes na zona sobre a plataforma ferroviária em período de interdição nocturna de via e corte de tensão ...... 75 Figura 2.98 - Armaduras de aço já colocadas no tabuleiro, para início da betonagem do tabuleiro, em período nocturno...... 75 Figura 2.99 - Ponte de Caniços ao km 35,364 da Linha de Guimarães ...... 77 Figura 2.100 – Vista da via férrea da Ponte de Caniços ...... 77 Figura 2.101 - A ponte antiga de via estreita, transformada em atravessamento pedonal e a nova Ponte de Caniços...... 77 Figura 2.102 - Sensor de deslocamento, LVDT (Costa et al, 2004) ...... 78 Figura 2.103 - Comparador eléctrico (Costa et al, 2004)...... 78 Figura 2.104 - Instalação de inclinómetro. (Costa et al, 2004 )...... 79 Figura 2.105 - LVDT instalado no Encontro E1, para medir a abertura da junta de dilatação(Costa et al, 2004)...... 79 Figura 2.106 - Laboratório móvel de estruturas sob o terceiro tramo, durante a realização do ensaio. (Costa et al, 2004) ...... 80

xii Figura 2.107 - Locomotiva utilizada no ensaio.(Costa et al, 2004 ) ...... 80 Figura 2.108 - Posicionamento do veículo na Posição 1, durante o ensaio. (Costa et al, 2004 ) .... 80

CAPÍTULO 3 - A INSPECÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS

Figura 3.1- Silver Bridge, Point Pleasant, West Virginia, 1967...... 89 Figura 3.2 – Passagem Inferior Rodoviária ao km 31,786 da Linha do Douro...... 92 Figura 3.3 – Fissuras na face inferior com abertura máxima de 2 mm. Extensão total das fissuras 15 m...... 92 Figura 3.4 – Tampa de caleira técnica partida na Ponte em betão armado pré - esforçado sobre o Rio Ferreira (via ascendente)...... 93 Figura 3.5 – Falta de tampas na caleira técnica no passeio do tabuleiro metálico da ponte antiga sobre o Rio Ferreira (via descendente)...... 93 Figura 3.6 – Após a inspecção, instalação de cantoneira, na zona em alvenaria e betão, da ponte antiga, para evitar o roubo das tampas...... 93 Figura 3.7– Após a inspecção, instalação de chapa de aço sobre a zona de passeio e da caleira , na zona do tabuleiro metálico, para evitar o roubo de tampas...... 93 Figura 3.8 – Juntas entre pedras da alvenaria, abertas no sentido vertical...... 94 Figura 3.9 – Juntas abertas e fissuras com 3 mm de abertura. Escorrências da drenagem, por inexistência de tubos de queda ...... 94 Figura 3.10 – Classificação em termos de índice de gravidade por tipo de obra...... 94

CAPÍTULO 4 - A CONSERVAÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS

Figura 4.1 - Aparelhos de apoio do Pilar E7 da Ponte S João (Janeiro 2007) ...... 117 Figura 4.2 - Aparelho de apoio móvel do pilar E7 – Alçado lateral ...... 117 Figura 4.3 – Estrutura de apoio para levantamento do tabuleiro. Macacos laterais...... 120 Figura 4.4 - Sistema de segurança e controle de movimentação dos pêndulos...... 122 Figura 4.5 - Ponte antiga sobre o Rio Ferreira, após o alargamento (Via Descendente) ...... 124 Figura 4.6 - Projecto de alagamento da Ponte sobre o rio Ferreira ...... 124 Figura 4.7 - Corte esquemático do novo tabuleiro em betão armado na zona dos arcos de alvenaria ...... 126 Figura 4.8 - Alargamento dos passeios no tabuleiro metálico...... 126 Figura 4.9 – Passagem Superior ao km 9,078 da Linha de Leixões, antes da recuperação...... 127 Figura 4.10 - Passagem Superior ao km 14,300 da Linha de Leixões, antes da recuperação.... 127 Figura 4.11 - P.S. km 9.300 da Linha de Leixões Armaduras a descoberto, com corrosão em viga e pilar...... 128 Figura 4.12 – Idem, num pilar...... 128 Figura 4.13 – P.S. ao km 14,300 da Linha de Leixões. Armaduras de viga com corrosão...... 128 Figura 4.14 – Idem...... 128 Figura 4.15 - P.S. ao km 9,078 da Linha de Leixões, durante os trabalhos de reabilitação...... 130 Figura 4.16 – Idem...... 130 Figura 4.17 – Passagem superior rodoviária ao km 14,300 da Linha de Leixões, durante os trabalhos de reabilitação ...... 130 Figura 4.18 - Passagem superior rodoviária ao km 14,300 da Linha de Leixões – 2 ª fase dos trabalhos de reabilitação ...... 130

xiii Figura 4.19 – Desenho de pormenor da Protecção das sapatas das Passagens Superiores (Projecto do Gabinete de Estudos e Geotecnia, Lda.) ...... 131 Figura 4.20 – P.S. ao km 9.078 da Linha de Leixões. Obra já reabilitada...... 131 Figura 4.21 – P.S. ao km 14.300.Obra já reabilitada...... 131 Figura 4.22 – Corte Longitudinal do Antigo Viaduto Rego Lameiro, ao km 0,489 da Linha do Minho (Desenho elaborado com base no projecto original)...... 132 Figura 4.23 – Alçado Sul do Viaduto do Rego Lameiro já com o novo viaduto em betão armado (Projecto do Professor Edgar Cardoso)...... 132 Figura 4.24 – Construção do novo viaduto em betão armado pré-esforçado ...... 133 Figura 4.25– Andaime de inspecção ao viaduto do Rego Lameiro. Inicio da construção do novo viaduto...... 133 Figura 4.26– Aspecto do viaduto do Rego Lameiro, antes dos trabalhos de beneficiação...... 133 Figura 4.27 – Desenho de levantamento das patologias existentes nos viadutos. A junta entre as duas obras, neste pilar atingia no fecho 4 cm de abertura...... 134 Figura 4.28 – Aspecto das alvenarias dos viadutos antes das obras de beneficiação...... 134 Figura 4.29 – Execução dos trabalhos de embasamento dos pilares dos viadutos...... 135 Figura 4.30 – Pilar do viaduto após a execução dos trabalhos de reforço ...... 135 Figura 4.31 – Desenho de pormenor do tratamento das juntas da alvenaria...... 136 Figura 4.32 – Desenho de pormenor de tratamento da juntas entre os tímpano e a abóbada ..... 137 Figura 4.33 – Pormenor da ligação do novo viaduto de betão armado, ao viaduto de alvenaria ... 138

CAPÍTULO 5 - ANÁLISE DE CUSTOS AO LONGO DO CICLO DE VIDA

Figura 5.1 – Comparação de custos de passagens inferiores rodoviárias, a preços actuais...... 148 Figura 5.2 – Comparação de custos de passagens superiores rodoviárias, a preços actuais ...... 150 Figura 5.3 – Comparação de custos de pontes ou viadutos construídos com duas ou mais vias ferroviárias, a preços actuais ...... 151 Figura 5.4 – Comparação de custos de pontes e viadutos, a preços actuais...... 152

xiv

ÍNDICE DE TABELAS

CAPÍTULO 2 – CONSTRUÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS

Tabela 2.1 – Comparação entre frequências naturais calculadas e frequências identificadas nos ensaios ...... 83

CAPÍTULO 3 - A INSPECÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS

Tabela 3.1 – Índice de classificação de avarias em pontes, utilizado pela REFER...... 91

CAPÍTULO 5 - ANÁLISE DE CUSTOS AO LONGO DO CICLO DE VIDA

Tabela 5.1 - Custos à data da conclusão, das Passagens Inferiores Rodoviárias construídas no ramal de Braga ...... 145 Tabela 5.2 – Custos, à data da conclusão, das Passagens Inferiores Agrícolas construídas no ramal de Braga ...... 146 Tabela 5.3 – Custos, à data da conclusão, das Passagens inferiores rodoviárias construídas no troço Valongo – Cete Linha do Douro...... 146 Tabela 5.4 – Custos, à data da conclusão, das passagens inferiores agrícolas no troço Valongo – Cete da Linha do Douro...... 147 Tabela 5.5 – Custos, à data da conclusão, de algumas das passagens inferiores rodoviárias construídas nos troços Cete – Penafiel e Penafiel – Caíde da Linha do Douro...... 147 Tabela 5.6 – Custos, à data da conclusão, de algumas das passagens superiores rodoviárias construídas no troço Penafiel – Caíde da Linha do Douro ...... 149 Tabela 5.7 – Custos, à data da conclusão, das passagens superiores rodoviárias construídas no ramal de Braga...... 149 Tabela 5.8 – Custos das pontes ou viadutos construídas para duas ou mais vias, a preços actuais ...... 150 Tabela 5.9 – Custos de algumas pontes ou viadutos, construídas para uma única via, a preços actuais ...... 151

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

1. INTRODUÇÃO

1.1. Generalidades

A modernização do caminho de ferro, na Região Norte, considerando que esta região é balizada a sul por Vila Nova de Gaia, é um processo já longo, que teve início em 1985 e ainda decorre, prevendo-se que não fique concluída antes do final da primeira década do século XXI.

Nesta Região Norte considera-se como eixos ferroviários principais o troço final da Linha do Norte, entre a cidade de Vila Nova de Gaia e o Porto, a Linha do Minho entre o Porto e Valença, a Linha de Guimarães entre Lousado, (estação da Linha do Minho onde tem início a Linha de Guimarães) e Guimarães, o Ramal de Braga, entre Nine, (estação da Linha do Minho, onde tem início o ramal de Braga) e Braga, a Linha do Douro entre o Porto e Pocinho e a Linha de Leixões entre a cidade do Porto e o porto de Leixões.

Até meados da década de 80 a construção de obras de arte, nesta rede ferroviária, era pontual, pertencendo normalmente a iniciativa da sua execução a outras entidades, nomeadamente autarquias e entidades gestoras de estradas e auto-estradas e destinando-se as mesmas a executar novos atravessamentos ao caminho de ferro, ou a eliminar passagens de nível existentes.

Com a construção de um novo atravessamento ferroviário sobre o Rio Douro, teve início a construção, pela entidade gestora da infra-estrutura ferroviária, de novas pontes, viadutos, passagens superiores e inferiores rodoviárias, passagens inferiores e superiores de peões e passagens hidráulicas, obras necessárias para a modernização das linhas de caminho de ferro atrás referidos.

É sobretudo na década de 1990 do século XX, e nos primeiros anos do século XXI, que no âmbito da modernização das vias ferroviárias, ocorre a construção de um número apreciável e variado de obras de arte, com o objectivo de aumentar não só a velocidade de circulação, mas também a capacidade de circulação e a sua segurança.

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São construídas várias obras de atravessamento das vias férreas não só nos locais onde existiam passagens de nível que são totalmente eliminadas, mas também em locais onde entretanto, em face da expansão urbanística, se verifica a necessidade sentida pelas populações e pelos responsáveis autárquicos de criar novos atravessamentos ao caminho de ferro, com novos restabelecimentos rodoviários e melhoria da própria rede viária envolvente aos mesmos.

Aproveitando a oportunidade de num espaço de tempo relativamente curto, terem sido construídas mais de três centenas de obras de arte, procedeu-se a um levantamento e a uma análise das obras de arte construídas nas Linhas do Minho, Linha de Guimarães, Linha do Douro e Ramal de Braga, num total de duzentas e cinquenta e quatro obras, bem como de cinco obras já existentes que foram reabilitadas e alargadas.

No sentido de ilustrar o desenvolvimento da dissertação, são também apresentados alguns casos práticos, de obras de arte ferroviárias que não fazem parte do grupo atrás referido, e cuja construção decorreu antes desse período, ou estão ainda em construção.

1.2. Objectivos

Pretende-se fazer uma abordagem de todas as fases do ciclo de vida das obras de arte construídas no âmbito da modernização do caminho de ferro, do seu projecto, da sua construção, da fiscalização, da sua inspecção e manutenção, não só do ponto de vista técnico mas também dos respectivos custos.

A partir da análise de um conjunto de obras de arte construídas na Rede Ferroviária da Região Norte, pretende-se mostrar a própria evolução do projecto das obras de arte, desde os condicionamentos específicos dos projectos para caminho de ferro, materiais utilizados e processos construtivos específicos desta área.

Tendo por base o conhecimento dos custos das obras analisadas, nas suas componentes de projecto, fiscalização e construção, pretende-se comparar custos de obras do mesmo tipo relacionando com as condições de execução.

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1.3. Organização da Dissertação

A Dissertação está organizada em seis capítulos.

No capítulo 1, faz-se uma introdução ao tema, enquadrando historicamente a modernização operada no caminho de ferro na Região Norte.

No Capítulo 2, são introduzidas as normas de projecto para a construção de pontes ferroviárias, bem como do projecto de suspensão de via, necessário para a construção de atravessamentos inferiores ao caminho de ferro em vias férreas que se mantêm em exploração. Faz-se uma caracterização das obras estudadas, do ponto de vista estrutural. Em relação às obras em betão estrutural, é apresentada uma análise dos materiais e recobrimentos das armaduras propostos nos projectos. No sub - capítulo referente à construção, apresentam-se os processos construtivos mais utilizados na construção de obras de arte inferiores ao caminho de ferro.

No Capítulo 3, é dado conhecimento de como é realizada a inspecção de pontes ferroviárias em Portugal, pela REFER , sendo apresentados os resultados das inspecções de rotina efectuadas no troço entre Valongo e Cete da Linha do Douro. É dada uma panorâmica geral das práticas de inspecções de pontes nos Estados Unidos da América e nos Caminhos de Ferro Britânicos.

O Capítulo 4, trata de conservação de pontes, sendo referida a manutenção preventiva e os trabalhos de reparação mais frequentes em pontes de alvenaria, metálicas e de betão armado pré- esforçado. É apresentado o caso da substituição de aparelhos de apoio num pilar da Ponte S. João, pouco tempo após a sua entrada em serviço. São apresentados casos de reabilitação e reforço de obras de arte: o alargamento da ponte metálica sobre o rio Ferreira, a estabilização e recuperação de duas passagens superiores rodoviárias na Linha de Leixões e a beneficiação do viaduto de alvenaria do Rego Lameiro.

No capítulo 5, sobre análise de custos de ciclo de vida de pontes ferroviárias, faz-se uma introdução a esta temática, situando-a historicamente e apresentando a forma como esses custos podem ser quantificados. Refere-se os aspectos que condicionam os custos das obras. Apresentam-se os custos de projecto, custos previstos de construção, custos reais de construção, custos de fiscalização e custos totais de execução, para passagens inferiores rodoviárias, passagens

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias superiores rodoviárias, pontes e viadutos, em diferentes troços e linhas ferroviárias. Comparam-se a preços actuais obras de natureza semelhante. Faz-se referência a algumas acções que podem ser levadas a efeito para prolongar o ciclo de vida das obras de arte. Aborda-se a análise de custos de ciclo de vida na perspectiva de escolha da solução de projecto.

No capítulo 6 são apresentadas as conclusões gerais da dissertação, resumindo as principais características da análise efectuada e dos factores que influenciam o custo das obras de arte ferroviárias. São sugeridos alguns pontos que se considera poderem ser investigados nesta área.

1.4. Breve introdução histórica

Quando em 1867, nove anos após a inauguração do primeiro troço de via férrea, entre Lisboa e o Carregado, o Governo propôs às Câmaras a construção da Linha do Minho entre o Porto e Valença com ligação a Braga e da Linha do Douro entre o Porto e o Pinhão, tinha sido definitivamente adoptada a bitola da via de 1,667 m, facto para o qual contribuiu decisivamente a sua adopção pela Espanha.

No entanto só em Julho de 1872, tiveram início os trabalhos de construção da Linha do Minho, tendo-se verificado a sua entrada em serviço por troços intermédios. A abertura à exploração até Braga ocorreu em 1875.

Na Linha do Douro, cuja construção enfrentou maiores dificuldades, sobretudo à medida que os trabalhos avançavam para montante do rio, os trabalhos iniciaram-se apenas em 1873, tendo sido aberto à exploração o troço Ermesinde – Penafiel em 1875 e, estabelecida a ligação à Régua apenas em 1879.

A ligação do Caminho de Ferro a Guimarães, teve origem na concessão feita em 11 de Julho de 1871 a Simão Gattai, para a construção dum caminho de ferro do tipo americano sobre estrada, ligando Porto e Braga, passando por Santo Tirso e Guimarães, com uma bitola de 1,00 m.

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Em Outubro de 1874 a concessão foi trespassada a uma companhia inglesa, tendo-se a construção arrastado morosamente, sendo de notar que em 1879, apenas tinham sido construídos seis quilómetros de via férrea.

Em 1897, após a rescisão deste contrato devido a falência dessa empresa, foi concessionada a construção de uma via larga entre Bougado e Guimarães a uma empresa portuguesa. Contudo em 1880, foi satisfeito o pedido da empresa para que a construção se fizesse em bitola de 1.00 m, como tinha sido estabelecido inicialmente. Foi aberto à exploração até Guimarães em 1884.

1.5. A modernização do caminho de ferro na Região Norte

A rede ferroviária atrás referida, construída no fim do século XIX e princípios do século XX, foi durante muito tempo o principal sistema de comunicações e a base do desenvolvimento agrícola, sendo responsável pela expansão do comércio em locais que antes da chegada do comboio eram completamente isolados.

ooo aaa ggg ggg rrr aaa ooo rrra o r CCC BB C B eee ooo ddd ddd d lll aaa aaa ss a RR ee hhh aa mm ãã n m m rrr innn aalll aaa aa iii l dd RR iiimm LL LLL ee R uui iii FFaa GGu inn ma ee G hh aallliii dde aa iccãã aa d d ãoo hha oo iiinn o LLi TT ââ mm ee gg aa

LL iii inn hh LL aaa Liii inn LLi d d hh iiinnhh oo aa haa d dd ooo T dd oo o TT oo TT hhh âââ u h âm CCo nnn mm iini o i eee rrr LL e rgg MMM gg M iii oo inn aaa ooo hh d aaa d dd a d a dd aaa oo h o hhh D nnn DD in iii oo L LLL uu rrr roo

Figura 1.1 - Traçado da Rede Ferroviária da Região Norte

Durante mais de um século, não houve, praticamente, investimento nesta rede ferroviária, mantendo-se os traçados e as infra-estrutura quase sem alterações até ao início da modernização, que teve lugar apenas na última década do século XX.

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Figura 1.2 - Ponte Maria Pia em construção - "Pont du Douro à Porto 2 por G. Eiffel-Clichy, 1879

A modernização da rede ferroviária do norte ocorreu na sequência da construção da nova Ponte ferroviária Sobre o Rio Douro, a Ponte S. João (1985/1991), que integrou um conjunto de vários obras de arte, num novo traçado em via dupla, com uma extensão de cerca de 3,4 km.

Figura 1.3 – Construção da Ponte S. João

A Ponte S. João substituiu a centenária Ponte D. Maria Pia, de via única, projectada por Théophile Seyrig e Gustave Eiffel, inaugurada em Novembro de 1877 mas, que desde sempre impôs fortes restrições de velocidade (máximo de 20 km/h) e de carga (16 toneladas por eixo e 3,8 toneladas por metro), penalizando fortemente o tráfego de passageiros e de mercadorias entre as duas principais cidades do País.

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A talhe de foice, refira-se que a Casa Eiffel, foi em Portugal responsável pela construção de 33 pontes metálicas ferroviárias, entre 1875 e 1892, algumas delas nas linhas do Minho e Douro. Dessas pontes apenas duas se mantêm em serviço, a Ponte de Alviela, na Linha do Norte, reabilitada em 1892 e a Ponte rodo - ferroviária, sobre o rio Lima, em Viana do Castelo, na Linha do Minho, com 645 m de comprimento.

Esta ponte inaugurada em Junho de 1878, foi objecto na década de 1960, de trabalhos de reforço do tabuleiro inferior ferroviário, tendo sido realizados em 1986, trabalhos de consolidação das alvenarias dos pilares, através de ancoragens e injecções. O tabuleiro do viaduto de acesso do lado norte, foi integralmente substituído, tendo contudo sido mantida a traça original.

FELGUEIRAS

SãoSão RomRom ão ão ((( PK:PK:PK: 15,4)15,4)15,4)SãoSão RomãoRomão -- AA ((( PK:PK:PK: 14,7)14,7)14,7) SANTO TIRSO PAÇOS DE FERREIRA LOUSADA SãoSão FrutuosoFrutuoso OliveiraOliveOliveira ira ((( PK:PK:PK: 13,1)13,1)13,1) CaídeCaíde ((( PK:PK:PK: 48,8)48,8)48,8) MeinedoMeinedo LeandroLeandro Meinedo ((( PK:PK:PK: 46,0)46,0)46,0) Vila M ((( PK:PK:PK: 43,1)43,1)43,1) VVilailaila MM ((( PK:PK:PK: 11,8)11,8)11,8) ((( PK:PK:PK: MAIA BusteloBustelo ( PK: 40,8) R TravagemTravagem ((( PK:PK:PK: 40,8)40,8)40,8) RR Travagem ((( ((( PK:PK:PK: 9,7)9,7)9,7) ( ErmesindeErmesinde -- BB ErmesindeErmesinde PenafielPenafiel ((( PK:PK:PK: 0,8)0,8)0,8) ((( PK:PK:PK: 8,4)8,4)8,4) ((( PK:PK:PK: 38,0)38,0)38,0) Palmilheira ParedesParedes PalmilheiraPalmilheira ÁguasÁguas SantasSantas ( PK: 34,9) ( PK: 6,7) Águas Santas VALONGO ((( PK:PK:PK: 34,9)34,9)34,9) ((( PK:PK:PK: 6,7)6,7)6,7) ((( PK:PK:PK: 6,4)6,4)6,4) SuzãoSuzão PAREDES PedrouçosPedrouços dada MaiaMaia ((( PK:PK:PK: 14,3)14,3)14,3) OleirosOle iros ( PK: 33,1) ((( PK:PK:PK: 7,6)7,6)7,6) ((( PK:PK:PK: 33,1)33,1)33,1) ValongoValongo VilaVila CovaCova Vila Cova ((( PK:PK:PK: 16,0)16,0)16,0) CêteCête PENAFIEL ((( PK:PK:PK: 3,7)3,7)3,7) Cête ((( PK:PK:PK: 30,2)30,2)30,2) MARCO DE CANAVE too-Contumil-Contumil SãoSão MartinhoMartinho dodo CampoCampo ((( PK:PK:PK: 2,3)2,3)2,3) ((( PK:PK:PK: 18,6)18,6)18,6) ParadaParada ((( PK:PK:PK: 28,1)28,1)28,1) GONDOMAR TerronhasTerronhas ((( PK:PK:PK: 21,8)21,8)21,8) ReRecarei car e i -- SobrSobreira e ir a ((( PK:PK:PK: 25,3)25,3)25,3) Porto-SãoPorto-São BentoBento ((( PK:PK:PK: 2,6)2,6)2,6) GeneralGeneral TorresTorres (PK:3333)(PK:3333)((PK:3333) PK: 333,3) Figura 1.4 - Traçado da Linha do Douro (Ermesinde – Caíde)

Com excepção de um pequeno troço da Linha do Minho, na zona de Contumil, na sequência da construção no início de 1991 do complexo oficinal de Contumil, apenas em Novembro de 1993 foi consignada a primeira empreitada de duplicação e electrificação do troço Ermesinde – Valongo, da Linha do Douro, numa extensão de cerca de 7,6 Km. O último troço objecto de estudo na Linha do Douro, entre Penafiel e Caíde, ficou concluído em Outubro de 2002.

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PortelaPPortelaortela BRAGA ((( PK:PK:PK: 18,4)18,4)18,4) NineNine ((( PK:PK:PK: 39,0)39,0)39,0) TROFA DE LouroLouro PPK:K: 36,8)36,8) SãoSão RomRom ão ão MouquimMouquim ((( PK:PK:PK: 15,4)15,4)15,4)SãoSão RomãoRom ão -- AA SAN ((( PK:PK:PK: 34,9)34,9)34,9) ((( PK:PK:PK: 14,7)14,7)14,7)

SãoSão FrutuosoFrutuoso FamalicãoFamalicão ((( PK:PK:PK: 13,1)13,1)13,1) ((( PK:PK:PK: 32,1)32,1)32,1) LeandroLeandro BarBar r r im im au au Leandro ( PK: 30,2) MAIA ((( PK:PK:PK: 11,8)11,8)11,8) ((( PK:PK:PK: 30,2)30,2)30,2) EsEs m m e e r r iz iz ((( PK:PK:PK: 29,0)29,0)29,0) TravagemTravagem CaniçosCaniços LLoo ((( PPPKK ((( PK:PK:PK: 9,7)9,7)9,7) LousadoLousado ((( PK:PK:PK: 34,9)34,9)34,9) ((( PK:PK:PK: 25,5)25,5)25,5) CCustió-Araújoustió-Araújo ErmesindeEr m e s in d e -- BB ErErmesinde m e s in d e ( PK: 25,5) VVilailaila dasdasdas AveAveAve Ermesinde - B Er m e s in d e ( PK: 38,0) ((( PK:PK:PK: 14,3)14,3)14,3) ((( PK:PK:PK: 0,8)0,8)0,8) ((( PK:PK:PK: 8,4)8,4)8,4) SantoSanto TirsoTirso ((( PK:PK:PK: 38,0)38,0)38,0) TrofaTrofa ((( PK:PK:PK: 30,4)30,4)30,4) ( PK: 22,9) PalmilheiraPalmilheira Águas Santas VALONG ((( PK:PK:PK: 22,9)22,9)22,9) ( PK: 6,7) ÁguasÁguas SantasSantas ((( PK:PK:PK: 6,7)6,7)6,7) ((( PK:PK:PK: 6,4)6,4)6,4) ( PK: 6,4) Senhora das Dores SANTO TIRSO ArroteiaArroteia SuzãSuzãoo SenhoraSenhora dasdas DoresDores ((( PK:PK:PK: 1 ((( PK:PK:PK: 20,8)20,8)20,8) ((( PK:PK:PK: 11,6)11,6)11,6) PedrouçosPedrouços dada MaiaMaia ( PK: ((( PK:PK:PK: 7,6)7,6)7,6) InfestaInfestaInfesta ( PK: 7,6) OFA PPK:K: 10,0)10,0) PortelaPortela PK: 10,0) Vila Cova VilaVila CovaCova ((( PK:PK:PK: 18,4)18,4)18,4) o ((( PK:PK:PK: 3,7)3,7)3,7) PAÇOS ooo ( PK: 3,7) h hhh n Porto-Contumil ninn Porto-ContumilPorto-Contumil PORTO iii ( PK: 2,3) MMM ((( PK:PK:PK: 2,3)2,3)2,3) M mmãoão mão o ooo 55,4),4),4) SãoSão RomãoRomão -- AA d d dd ((( PK:PK:PK: 14,7)14,7)14,7) a aaa hhh Figura 1.5 -Traçado da Linha do Minho (Porto - S. Romão) Figura 1.6 - Traçado da Linha do Minho (S. Romão - Nine)

A modernização da Linha do Minho teve início com o troço Ermesinde – S. Romão, em Agosto de 1994, cuja empreitada ficou concluída em Maio de 1997. Prosseguiu com o troço S. Romão – Lousado, que ficou concluído em Junho de 2000.

O último troço a ser modernizado na linha do Minho, decorreu entre a Estação de Lousado e a Estação de Nine, tendo-se iniciado em Janeiro de 2002 e concluído em Janeiro de 2004.

Neste troço da Linha do Minho, há contudo um pequeno segmento entre o Apeadeiro da Senhora das Dores e a Trofa, numa extensão de cerca de 3 km, que não está modernizado, dado que vai ser substituído pela chamada “Variante da Trofa” que tem um desenvolvimento de 3,555 m, e da qual consta um túnel com uma extensão de 1,404 m, bem como a nova Estação da Trofa, obras que serão iniciadas durante o corrente ano de 2007.

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RCELOS LouroLouro Guimarães ((( PK:PK:PK: 36,8)36,8)36,8) GuimGuimarães arãe s ((( PK:PK:PK: 55,7)55,7)55,7) MouquimMouquim ((( PK:PK:PK: 34,9)34,9)34,9) FAFE CovasCovas ((( PK:PK:PK: 53,3)53,3)53,3) o ooo h hhh GUIMARÃES nnn in iii

M MMM

ooo FamalicãoFamalicão o Famalicão Nespereira ddd NespereiraNespereira d ( PK: 32,1) ((( PK:PK:PK: 32,1)32,1)32,1) a aaa ((( PK:PK:PK: 50,5)50,5)50,5) h hhh n nnn i iii L LLL BarrimauBar r im au ((( PK:PK:PK: 30,2)30,2)30,2)

VizelaVizela EsEs m m e e r r iz iz PereirinhasPereirinhas Vizela ( PK: 29,0) ((( PK:PK:PK: 47,7)47,7)47,7) ((( PK:PK:PK: 29,0)29,0)29,0) ((( PK:PK:PK: 46,2)46,2)46,2) ( PK: 47,7) GiesteraGiesGiestera te ra ( PK: 39,6) LordeloLordelo CaniçosCaniços ((( PK:PK:PK: 39,6)39,6)39,6) Lordelo ((( PK:PK:PK: 42,3)42,3)42,3) ((( PK:PK:PK: 34,9)34,9)34,9) VilaVila dasdas AvesAves ((( PK:PK:PK: 38,0)38,0)38,0) FELGUEIRAS LousadoLousado SantoSanto TirsoTirso ouusadosado Lousado Santo Tirso SANTO TIRSO KK::: 24,1)24,1)24,1) ((( PK:PK:PK: 25,5)25,5)25,5) ((( PK:PK:PK: 30,4)30,4)30,4)

TrofaTrofa ((( PK:PK:PK: 22,9)22,9)22,9) LOUSADA PAÇOS DE FERREIRA Figura 1.7 - Traçado da Linha de Guimarães

Na Linha de Guimarães, a primeira intervenção de reconversão da via estreita em via larga, apenas teve início em 1997, com o troço entre Lousado e Santo Tirso. Este troço com uma extensão de 6 km, entrou em exploração em 1998. O troço entre Santo – Tirso e Lordelo, teve início em Dezembro de 2001, tendo ficado concluído em Outubro de 2003. A reconversão desta linha ficou concluída em Janeiro de 2004, com a abertura à exploração do último troço entre Lordelo e Guimarães.

BrBr aga aga ((( PK:PK:PK: 53,9)53,9)53,9)

BarBar ce ce los los ((( PK:PK:PK: 50,3)50,3)50,3) Fe rr e ir os MazagãoMazagão FeFe rrr r re re e irosir iros os ((( PK:PK:PK: 50,3)50,3)50,3)((( PK:PK:PK: 51,8)51,8)51,8)

AveledaAveleda ((( PK:PK:PK: 49,2)49,2)49,2)

BRAGABRAGA MidõesMidões TadimTadim ((( PK:PK:PK: 46,0)46,0)46,0) ((( PK:PK:PK: 47,4)47,4)47,4)

RuílheRuílhe ((( PK:PK:PK: 45,7)45,7)45,7) ArentimArentim CarreiraCarreira ((( PK:PK:PK: 44,4)44,4)44,4) ((( PK:PK:PK: 43,1)43,1)43,1) GUIMARÃESGUIMARÃES CoutoCouto dede CambesesCambeses ((( PK:PK:PK: 42,3)42,3)42,3)

VILAVILA NOVANOVA DEDE FAMALICÃOFAMALICÃO

NineNine ((( PK:PK:PK: 39,0)39,0)39,0)

Figura 1.8 -Traçado do Ramal de Braga

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O Ramal de Braga da Linha do Minho, entre Nine e Braga, foi duplicado e electrificado, tendo para o efeito, sido desenvolvidas duas empreitadas em paralelo, uma entre Nine e Tadim e outra entre Tadim e Braga, que tiveram início em Agosto de 2002 e ficaram concluídas em Fevereiro de 2004.

1.6. As obras de arte construídas no contexto da modernização operada

As obras de modernização nas Linhas do Minho, Douro, Guimarães e Ramal de Braga, com excepção da execução de pequenos troços variante na Linha do Minho e Ramal de Braga, são obras de “reabilitação ferroviária” enquadradas em renovações, reabilitações, reconversões e duplicação de vias.

São vias, que devido à manutenção do traçado ferroviário do século XIX e ao desenvolvimento que se foi gerando na sua proximidade, atravessam zonas densamente urbanizadas, mas também com morfologia de terrenos acidentada e de geologia complexa.

No caso da duplicação das Linhas do Douro e do Minho, as obras foram executadas sem interromper as circulações da via única existente, para além de períodos de interdição de via nocturnos o que introduziu condicionamentos, ao nível da concepção das obras de arte e dos seus processos construtivos, sobretudo no que se refere às passagens superiores e inferiores ao caminho de ferro.

Já em relação à Linha de Guimarães e ao Ramal de Braga, estas vias foram completamente desactivadas durante a realização das obras, o que facilitou a execução das obras de arte, embora nestes casos outros condicionamentos fossem mais significativos.

No caso da Linha de Guimarães, a realização dos trabalhos foi muito condicionada pela existência de instalações fabris muito próximas do canal ferroviário, o qual é muito estreito, algumas delas até atravessadas pelo próprio canal, bem como pela existência de múltiplos aglomerados populacionais muito próximos da linha e pela própria orografia envolvente à mesma.

Na Linha do Minho, no troço entre Lousado e Nine, para melhorar as condições de exploração da nova via dupla, permitindo a elevação da velocidade de circulação para 140 km/h, foram

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias construídas variantes, uma das quais implicou a construção de um viaduto com uma extensão de 426 m.

Em relação ao Ramal de Braga, a necessidade também de melhorar as condições de exploração da nova linha, para além da eliminação das passagens de nível, com a construção de várias obras de arte inferiormente e superiormente à via férrea, implicou a construção de um troço variante que obrigou à construção de um viaduto ferroviário com uma extensão de 114 m.

1.7. Classificação das Linhas em função das cargas máximas admissíveis, segundo a Ficha UIC 700-0

A classificação das linhas em função das cargas admissíveis, divide-se em categorias de A a D de acordo com a I.E.T. n.º 52 (Instrução de Exploração Técnica n.º 50) do Instituto Nacional do Transporte Ferroviário, conforme a tabela n.º 1.1

Tabela 1.1 – Classificação das linhas em função das cargas máximas admissíveis

Classificação das linhas Toneladas por eixo Toneladas por metro linear A 16 5,0 B1 5,0 18 B2 6,4 C2 6.4 C3 20 7,2 C4 8,0 D2 6,4 D3 22,5 7,2 D4 8,0

Todas os troços de linha que foram objecto de modernização, incluindo as respectivas obras de arte são da categoria D, preparadas para cargas de 22, 5 t/eixo e 8,9 t/ ml, com excepção do troço

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Cete – Caíde. Este troço embora já renovado e preparado para estas cargas, por se integrar em termos de exploração, num troço mais alargado Cete – Livração, no qual o traçado Caíde – Livração ainda não foi modernizado, está classificado como D2, (Figura 1.9) e está ainda a ser objecto de eliminação de passagens de nível, através da construção de várias obras de arte.

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Figura 1.9 – Mapa de cargas máximas admissíveis na rede ferroviária nacional (Instrução de Exploração Técnica n.º50)

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2. A CONSTRUÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS

2.1. O Projecto

2.1.1. Condicionamentos ferroviários, topográficos, geotécnicos e hidráulicos

As pontes que estavam em serviço, antes do início das obras de modernização ferroviária, essencialmente pontes em arco de alvenaria, ou com tabuleiro metálico, mas com pilares e encontros em alvenaria, eram obras em bom estado de conservação, mercê dos programas de manutenção existentes na REFER.

São obras com cerca de um século, de grande interesse arquitectónico e patrimonial, de grande nível de qualidade de exigência técnica e de arquitectura, com uma excelente integração ambiental e paisagística. Estas obras mantêm-se, continuando a funcionar como atravessamento para uma das vias, adaptadas às actuais exigências de tráfego, nomeadamente cargas e velocidade, pelo que foram objecto de reabilitação, reforço ou até alargamento.

A inserção de uma segunda via implicou portanto a construção de uma nova ponte, também apenas para uma via, mas cuja concepção teve que minimizar o impacto sobre a obra de arte existente. Esses condicionamentos reflectem-se na implantação da obra, através da limitação da distância à ponte existente, bem como na própria modelação e esbelteza dos pilares.

Figura 2.1 – Viadutos de Cabeda

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A geometria da nova ponte fica deste modo sujeita aos condicionamentos topográficos, que são dados pelo mínimo afastamento ao traçado antigo, minimizando o afastamento da nova à via existente, de modo a limitar a ocupação de novos terrenos (Figura 2.1).

A análise do comportamento das obras existentes, necessária para o estudo da sua adaptação às novas condições de tráfego, torna-se, também, num contributo importante para um primeiro conhecimento das condições geotécnicas e hidráulicas do local de implantação da nova ponte.

Esse conhecimento não dispensa, contudo, a realização de prospecção e ensaios geotécnicos e de ensaios hidráulicos, no próprio local de implantação da nova ponte.

Contudo, a extensão destas obras e a dificuldade de acessos, bem como a existência de vegetação e de outros obstáculos, não permitem uma caracterização geotécnica rigorosa antes da elaboração do projecto. Por isso, grande parte da caracterização geotécnica deve ser desenvolvida durante a obra.

A execução de escavações na proximidade dos aterros dos encontros dessas pontes antigas, obriga a especiais cuidados, recorrendo-se nomeadamente à observação e monitorização das mesmas, podendo inclusivamente ser necessário proceder ao reforço desses maciços de aterro, devido à total permeabilidade vertical do suporte da via (balastro sob as travessas).

2.1.2. A Normalização na Construção de Pontes Ferroviárias

2.1.2.1. Antecedentes históricos das Normas da REFER

Em Portugal para dimensionamento de obras de arte ferroviárias, recorre-se, ainda, ao Regulamento de Segurança e Acções em Estruturas de Edifícios e Pontes, ao Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-esforçado e o Regulamento de Estruturas de Aço para Edifícios e a EN 206 – Betão Comportamento, Produção, Colocação e Critérios de Conformidade.

No entanto, tem vindo cada vez mais, a ser utilizada a legislação Europeia, fundamentalmente o Eurocódigo 1 – Bases de Projecto e Acções em Estruturas, o Eurocódigo 2 – Projecto de Estruturas

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias de Betão, o Eurocódigo 3 – Projecto de Estruturas de Aço, o Eurocódigo 4 – Projecto de Estruturas mistas aço – betão e o Eurocódigo 7 – Projecto Geotécnico.

Esta legislação é por demais conhecida pelo meio técnico nacional, pelo que não nos vamos deter sobre a mesma, contudo o projecto ferroviário tem condicionamentos específicos, como já foi atrás referido, pelo que a própria entidade gestora das infra-estruturas, tem vindo a publicar normas, que estabelecem critérios de dimensionamento que permitem a execução de obras adequadas às infra- estruturas ferroviárias: via, catenária, telecomunicações e sinalização, com exigências de qualidade que se prendem sobretudo com a preocupação da durabilidade das mesmas.

Estas Normas têm antecedentes históricos nos chamados “Condicionamentos para a elaboração dos projectos de passagens desniveladas”, fornecidos aos projectistas a partir da década de 1980, pela CP, empresa que então geria também a infra-estrutura ferroviária.

Neste documento constavam os condicionamentos propriamente ditos para elaboração desses projectos e do mesma faziam parte três capítulos designados respectivamente por “Condicionamentos para a Elaboração dos Projectos de Passagens Desniveladas”, “Processamento da Aprovação dos Projectos” e “Directiva “JAN 88” da Divisão de Pontes”. Esta Directiva fornecia elementos para a “Concepção e Dimensionamento de Estruturas ameaçadas por choques de veículos ferroviários”, baseada numa proposta dos Caminhos de Ferro Suíços.

Esta “Directiva” estabelecia procedimentos para a “Concepção de Construções ameaçadas por choques de veículos ferroviários”, baseada em proposta dos Caminhos de Ferro da Suiça e cujo objectivo era assegurar a segurança de pessoas em caso de choques contra estruturas, bem como limitar os danos resultantes desses choques.

2.2.2.2. As Normas de obras de arte da REFER

Em 1997, foi publicado o documento “Condicionamentos para a Elaboração de projectos de Passagens Desniveladas” sub-dividido em dois capítulos, passagens inferiores e passagens superiores.

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No final de 2003, a REFER publicou as Normas IT.OAP.001.01 – “Impermeabilização de Tabuleiros em Pontes e Viadutos”, IT.OAP.002.01 – “Condicionamentos para Projectos de Passagens Inferiores Rodoviárias, ao Caminho de Ferro”, e IT.OAP.003.01 – “Condicionamentos para Projectos de Passagens Superiores Rodoviárias, ao Caminho de Ferro”.

A Norma IT.OAP.001.01 – Impermeabilização de Tabuleiros em Pontes e Viadutos

A norma de impermeabilização de tabuleiros, estabelece uma metodologia para a especificação de membranas betuminosas e dos respectivos sistemas de impermeabilização por elas constituídos, sendo os seus principais objectivos aumentar a durabilidade e a eficiência das obras de arte.

Esta norma teve por base uma nota técnica elaborada pelo LNEC, no âmbito de um protocolo de colaboração LNEC/REFER. Nela se recomenda que as membranas betuminosas sejam constituídas com base em betumes polímeros, integrando nas respectivas misturas betuminosas resinas de polipropileno atáctico (APP) ou de estireno-betadieno-estireno (SBS), em oposição às que utilizam apenas betume oxidado na sua mistura (sistema tradicional).

O sistema de impermeabilização preconizado (figura 2.29), deve ter uma camada primária constituída à base de uma emulsão betuminosa a frio, com 5 mm de espessura.

A camada intermédia de impermeabilização pode ser de camada única (uma única membrana) ou de dupla camada, com duas membranas totalmente aderentes entre si, aplicadas por acção de soldadura por meio de chama.

Nos sistemas com camada única sem auto - protecção em granulado mineral, a membrana deve ter uma massa nominal de pelo menos 4 kg/m2, a que corresponde uma espessura de 4 mm. Quando o acabamento da membrana é formado por granulado mineral, a massa por unidade de superfície deve ser de pelo menos 5 kg/m2. Em sistemas de dupla camada a espessura de cada uma das membranas não deve ser inferior a 3 mm.

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A impermeabilização deverá ter uma camada superior de protecção, em betão betuminoso, com uma espessura mínima de 30 mm de espessura.

São definidas as características das membranas betuminosas, no que se refere a espessura, massa por unidade de superfície, resistência à tracção, alongamento na rotura, resistência ao rasgamento, resistência ao punçoamento estático e resistência ao punçoamento dinâmico.

1 – Camada primária de preparação (emulsão betuminosa) 2 – Camada intermédia com utilização de membranas 3 – Camada superior de protecção (betão betuminoso) 4 – Betão fino projectado 5 – Rede

Figura 2.2 - Pormenor de impermeabilização do tabuleiro

A Norma IT.OAP.002.01 – Condicionamentos para Projectos de Passagens Inferiores Rodoviárias, ao Caminho de Ferro

Esta norma especifica os gabarits ferroviários de via larga (única ou dupla), em recta ou curva.

Estabelece critérios para apresentação ao nível de projecto de um corte transversal, com representação dos muretes guarda-balastro do tabuleiro, com altura pelo menos ao nível da face superior das travessas, com caleiras para alojamento de cabos de sinalização e telecomunicações, incorporadas nos passeios.

A norma também define uma camada de balastro com a espessura mínima de 0,30 m, entre a face inferior das travessas da via, passeios no mesmo plano, sem ressaltos, com guardas exteriores de 1,00 m de altura, com indicação da camada superior de impermeabilização do tabuleiro, e muretes guarda-balastro, de acordo com a norma de impermeabilização de tabuleiros, atrás referida.

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É exigida uma altura livre mínima de 5,00 m entre a rasante da via rodoviária e o elemento mais exposto do tabuleiro.

Em relação ao processo construtivo a norma exige que o mesmo minimize as interferências com as circulações ferroviárias, nomeadamente a não interrupção do tráfego ferroviário e a minimização da penalização da velocidade, assegurando o nível de segurança existente antes da execução da obra.

Estabelece ainda a necessidade de antes do início da empreitada ser apresentado o projecto de suspensão de via, se o mesmo for necessário para a execução da obra.

Quanto a materiais para betão armado a aplicar no tabuleiro, exige-se pelo menos a aplicação de betão da classe C30/37 e aço A400 NR.

Em relação ao recobrimento das armaduras e para efeito de aplicação do REBAP, para o tabuleiro deve ser sempre considerado, nas superfícies que estão impermeabilizadas e que recebem o balastro, que as mesmas estão sujeitas a um ambiente muito agressivo.

Para evitar a utilização de aparelhos de dilatação da via, a estrutura deverá ter comprimentos dilatáveis inferiores a 90 m.

No tardoz dos encontros das obras de arte deverão ser efectuados aterros de acordo com uma Norma que será brevemente publicada pela REFER, “Execução de Blocos Técnicos junto a Encontros de Obras de Arte”. “Blocos Técnicos” são estruturas que permitem assegurar a transição entre os aterros e as obras de arte, de modo a reduzir os assentamentos diferenciais e, a assegurar a variação progressiva do módulo de rigidez, entre as duas estruturas.

Tendo em vista a manutenção/substituição dos aparelhos de apoio, devem ser previstos locais próprios para aplicação de macacos hidráulicos.

No caso de serem executadas juntas de dilatação, por forma a protegê-las dos efeitos da acção do balastro, a norma refere que as mesmas devem ser preenchidas por um perfil metálico em forma de “Tê”, devendo os bordos da laje ser protegidos por cantoneiras metálicas.

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Em relação à drenagem do tabuleiro define que a face superior do tabuleiro deverá ter uma inclinação longitudinal e/ou transversal de 1.5 % a 3 %. Qualquer órgão de drenagem, não poderá ficar situado a uma profundidade inferior a 0,30 m, medida a partir da face inferior da travessa, de modo a garantir que as máquinas atacadeiras de via não danificam estes elementos.

Prevendo eventuais alterações do traçado das vias férreas, o projectista deve prever a hipótese de alteração da posição das vias sobre o tabuleiro, admitindo esses cenários no cálculo do tabuleiro.

A norma IT.OAP.003.01 - Condicionamentos para Projectos de Passagens Superiores Rodoviárias, ao Caminho de Ferro

Em relação ao processo construtivo a norma exige a apresentação do projecto do cimbre, o qual deve garantir um espaço livre para a passagem de circulações ferroviárias de pelo menos 2,30 m, para ambos os lados dos carris exteriores. O espaço livre entre o plano de rolamento e a estrutura do cimbre deve ser superior a 5,00 m em linhas não electrificadas, enquanto que em linhas electrificadas o cimbre terá que estar a uma cota superior à da catenária em pelo menos 0,50 m.

São impostas algumas medidas no que se refere à segurança no tabuleiro, nomeadamente contemplar guarda rodas ou lancis não galgáveis, entre ao passeios e as faixas de rodagem, prolongados para ambos os lados da obra de arte, para evitar a queda de veículos à via férrea. Deve também ser considerada a protecção à catenária de acordo com a norma europeia EN-50122-1 e pela norma da REFER IT.CAT.34.04 de 2004.

O sistema de drenagem do tabuleiro deverá impedir a queda directa de águas pluviais sobre a via férrea, as quais devem ser conduzidas para fora da plataforma ferroviária, não sendo admitido a ligação da rede de drenagem da rodovia à drenagem do caminho de ferro.

Os pilares da obra de arte devem ficar localizados a uma distância superior a 5,00 m do eixo da via férrea mais próxima. Quando não for possível cumprir esta distância, os pilares terão que ser dimensionados de acordo com as recomendações da Ficha UIC 777-2R, a que nos referiremos mais à frente.

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2.1.2.3. Outras Normas REFER aplicáveis às obras de arte

No caso de passagens superiores rodoviárias e pedonais, a Norma de catenária IT.CAT.034.04, Linhas áreas para tracção eléctrica 25 kV-50 Hz. Especificações Técnicas estabelece que devem ser montados dispositivos que impeçam contactos acidentais com equipamentos em tensão eléctrica da catenária, bem como o vandalismo sobre esses equipamentos e sobre o material circulante. Sempre que possível esses painéis devem ser verticais.

No sentido de minimizar o efeito de retorno das correntes de tracção da catenária, na aceleração da corrosão das armaduras, foi publicada em 2003, a Norma IT.GER.002-7.05 – Retorno da Corrente de Tracção, Terras e Protecções. Esta norma define nomeadamente a forma como deve ser feita a ligação à terra das estruturas de betão.

É referido nesta norma, relativamente a elementos estruturais paralelos à via, que deve ser adicionada uma armadura de aço de 200 mm ² de secção transversal, em cada secção de um elemento estrutural, que será integrada nas armaduras normais da estrutura. No princípio e no fim de uma secção e a cada 50 metros, deve ser soldada uma placa de terra à armadura adicional. Essas placas de terra são ligadas ao sistema geral de terras.

Em Abril do corrente ano, vai entrar em vigor a Instrução de Exploração Técnica nº 77 – Normas e Procedimentos de Segurança em Trabalhos na Infra-Estrutura Ferroviária, Publicada pelo Instituto Nacional do Transporte Ferroviário, que substitui anterior regulamentação de segurança para a execução de trabalhos na via férrea.

Esta Instrução estabelece nomeadamente para os diversos trabalhos de inspecções, manutenção, conservação, fundações e substituição de tabuleiros de pontes as medidas de segurança a impor em função da velocidade de circulação nessa via.

São definidas duas categorias de risco: a categoria de risco I, para velocidade inferiores a 140 km/h e a categoria de risco II, para velocidades de circulação superiores a 140km/h.

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2.1.2.4. As Fichas da UIC

Nas normas da REFER, são mencionadas como documentos de referência as Fichas da União Internacional dos Caminhos de Ferro, (UIC) quando se revelem de interesse para o assunto em causa e não colidam com a regulamentação portuguesa em vigor.

Vamos fazer referência às Fichas UIC, que são mais utilizadas no dimensionamento das obras de arte ferroviárias.

A Ficha UIC 702 “Modelos de Carga a adoptar no calculo de obras ferroviárias em linhas Internacionais”.

A Ficha UIC 702, “Modelos de Carga a adoptar no cálculo de obras ferroviárias em linhas Internacionais”, define e estabelece as regras de aplicação dos chamados Modelos de carga 71, SW/O e 2000. O modelo de carga 71, (figura 2.3) é igual ao modelo previsto no Regulamento de Segurança e Acções em Edifícios e Pontes.

Figura 2.3 - Modelo de carga 71 da UIC

Segundo a UIC, no caso de vigas contínuas e estruturas semelhantes, deve ser seguido o modelo SW/O, apresentado na figura 2.4, em detrimento do modelo 71.

Figura 2.4 - Modelo de carga SW/O da UIC

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O modelo de carga 2000, (figura 2.5), destina-se a ter em conta o crescimento futuro das sobrecargas ferroviárias nos traçados internacionais. Este modelo cobre os modelos de carga anteriores. Este diagrama de cargas deve ser colocado na posição mais desfavorável, na estrutura em causa. Para as futuras construções na rede de mercadorias ferroviária internacional, em lugar da aplicação deste modelo recomenda-se a aplicação do modelo 71, afectado de um coeficiente no valor de 1,33.

Figura 2.5 - Modelo de carga 2000 da UIC

A Ficha UIC 776-1R , “ Cargas a considerar no cálculo de pontes ferroviárias”

Esta ficha define combinações de cargas que devem ser tomadas em consideração no cálculo das pontes, determinação das próprias cargas, combinações de cargas e factores de carga aplicáveis.

Permite a determinação de coeficientes dinâmicos, em função do comprimento característico dos diferentes elementos da ponte, sendo apresentados três tipos de coeficientes, que dependem da qualidade de manutenção que é exigida à via e do tipo de esforço a que se aplica, momento flector ou esforço transverso.

Através desta ficha é também possível determinar os coeficientes dinâmicos que devem ser aplicados, aos esforços em função da velocidade de circulação sobre a ponte. Este cálculo é utilizado sobretudo em situações de construção de pontes, utilizando “estruturas de suspensão de via” em que os comboios passam a velocidades baixas, da ordem de 10 a 40 km/h, em que os efeitos dinâmicos sobre a estrutura são inferiores às condições de serviço para as quais a ponte é dimensionada.

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A determinação de acções de acidente pode também ser efectuada por esta ficha, nomeadamente, a verificação às acções de acidente provocadas por um descarrilamento.

A Ficha UIC 777-1R

A Ficha UIC 777-1R, estabelece medidas para prevenir os efeitos do choque de veículos rodoviários sobre pontes ferroviárias bem como para impedir a entrada desses veículos na via férrea.

São definidas as cargas estáticas equivalentes que devem ser consideradas para o cálculo dos elementos de apoio, quando não for possível a aplicação de medidas passivas de protecção. Definem-se também as cargas estáticas equivalentes que devem ser consideradas no cálculo do tabuleiro, quando a altura livre for inferior a 6,00 m.

A Ficha 777-2 R

A Ficha 777-2 R faz recomendações de medidas que permitam reduzir os efeitos do choque acidental de um veículo ferroviário contra as construções situadas nas proximidades da via, nomeadamente elementos de apoio de obras de arte.

A Ficha 774-3R

A Ficha 774-3R, trata da interacção entre a via e a ponte, ou seja as consequências do comportamento de um deles sobre o outro, o qual se manifesta devido às ligações que existem entre os dois, quer se trate de uma via balastrada ou de uma via aplicada directamente sobre o tabuleiro.

Esta interacção traduz-se pela existência de esforços sobre os carris, bem como sobre o tabuleiro, os seus apoios e, claro, por deslocamentos de uns em relação aos outros.

Esta ficha fornece os métodos de cálculo que permitem calcular os esforços e os deslocamentos ligados aos fenómenos de interacção.

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2.1.3. O Projecto de Suspensão de Via

O chamado processo de suspensão de via, tem por objectivo permitir a continuação do funcionamento da via férrea durante a construção de uma obra de arte sob a via ou vias férreas, embora com afrouxamento da velocidade de circulação. O projecto do sistema de suspensão de via está deste modo, ligado ao próprio processo construtivo, que vai ser adoptado na obra de arte.

Nas obras em análise foram três os principais processos utilizados na construção de passagens inferiores com a via férrea em serviço, que serão abordados em detalhe no sub - capítulo referente à construção.

2.1.4. Caracterização das obras de arte estudadas

2.1.4.1. Tipo de obras e soluções estruturais

Foram estudadas todas as obras de arte cuja conclusão teve lugar entre 1995 e 2004, entre o km 8,700 e o km 39,810 da linha do Minho, entre o km 8,700 e o km 46,230 da Linha do Douro e em toda a Linha de Guimarães e Ramal de Braga, com a distribuição por ano de construção indicada na figura 2.6.

300

250

200

150 254

208 QUANTIDADES DE OBRAS 100 ACUMULADO DE OBRAS 50 8 111 18 20 27 8 72 74 0 10 75 2 1995 7 45 1996 97 1997 2 36 1998 1 1999 46 2000 2001 2002 2003 2004

Figura 2.6 – Distribuição por ano de construção das obras analisadas

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As Passagens inferiores rodoviárias

Figura 2.7 - Passagem Inferior Rodoviária PI 3 ao km 44,894 do Ramal de Braga

A modernização das vias ferroviárias passa hoje pela criação de um canal devidamente vedado, eliminando os atravessamentos pedonais ou rodoviários de nível, as chamadas passagens de nível, de modo a impedir a possibilidade de ocorrência de acidentes por erro humano, com veículos e pessoas, que existe mesmo no caso de passagens automatizadas, por não respeito da sinalização.

Deste modo, essas passagens são substituídas, conforme as condições topográficas do local e a rede rodoviária existente, por passagens inferiores ou passagens superiores ao caminho de ferro.

Em relação às passagens inferiores, distinguem-se em caminho de ferro os seguintes tipos principais:

- Passagens inferiores rodoviárias; - Passagens inferiores pedonais; - Passagens inferiores agrícolas

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Figura 2.8 - Passagem Agrícola - PA 2 ao km 22,415 da Figura 2.9 - Passagem Inferior de Peões – PIP 3 ao km Linha do Douro 35,172 da Linha do Douro (Estação de Paredes)

No que diz respeito às passagens inferiores rodoviárias foram analisadas cinquenta e sete, que se agregam em quatro grandes grupos estruturais:

- Quadro fechado; - Pórtico monolítico; - Tabuleiro com vigas de coroamento apoiadas sobre estacas; - Tabuleiro apoiado através de aparelhos de apoio sobre muros de encontro

Figura 2.10 - Passagem Inferior Rodoviária - PI 2 ao km 44.256 do Ramal de Braga (Exemplo de tabuleiro com aparelhos de apoio)

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A distribuição das obras segundo esses tipos estruturais é a que se apresenta na figura 2.11, sendo claramente dominante o “Quadro Fechado”.

4; 7%

8; 14% QUADRO FECHADO

PÓRTICO 26; 46% TABULEIRO SOBRE ESTACAS TABULEIRO COM 19; 33% APARELHOS DE APOIO

Figura 2.11 - Passagens Inferiores Rodoviárias - Tipo de Estrutura

Passagens inferiores agrícolas

Podemos classificar como passagens inferiores agrícolas, os atravessamentos Inferiores ao caminho de ferro, cujos restabelecimentos são vias secundárias em zona rurais e, cuja largura não ultrapassa na generalidade os 6,00 m. Foram construídas na zona em causa vinte destas obras de arte, que podemos classificar nos seguintes grupos:

- Quadro fechado; - Pórtico monolítico; - Tabuleiro com vigas de coroamento apoiadas sobre estacas;

No caso destas obras, devido às suas dimensões, não há qualquer estrutura, com tabuleiro com aparelhos de apoio, sendo a existência de estruturas do tipo “Quadro Fechado” ligeiramente inferior às chamadas passagens inferiores rodoviárias.

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4; 20%

QUADRO FECHADO 8; 40% PÓRTICO

TABULEIRO SOBRE ESTACAS

8; 40%

Figura 2.12 - Passagens Inferiores Agrícolas - Tipos de Estrutura

Passagens Inferiores de Peões

São cinquenta e nove as obras que podem ser classificadas como passagens inferiores de peões. Trata-se de estruturas em betão armado, normalmente em quadro fechado e na sua grande maioria foram construídas em estações ou apeadeiros de caminho de ferro.

Passagens Superiores Rodoviárias

Figura 2.13 – Passagem Superior Rodoviária ao km 32,730 da Linha do Minho

As passagens superiores rodoviárias, construídas no período em causa, por eliminação de passagens de nível, são obras de arte que podem ter entre um e nove vãos. Segundo alguns

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias autores, a partir de cinco vãos deve ser adoptada a designação de viaduto. No nosso caso dado o pequeno número de obras nessas condições, classificamos neste mesmo grupo.

Foram construídas cinquenta e duas obras, que podemos classificar nos seguintes tipos estruturais:

- Pórtico monolítico; - Pórtico com laje de uma nervura, apoiada nos encontros; - Pórtico com laje de duas nervuras, apoiada nos encontros; - Quadro fechado - Laje com vigas pré-fabricadas I,; - Laje com vigas pré-fabricadas U; - Laje de uma nervura apoiada em encontros; - Laje em caixão unicelular, apoiada em pilares e encontros; - Laje com uma nervura apoiada nalguns pilares e encontros;

2; 4% 1; 2% PÓRTICO MONOLÍTICO 1; 2% PÓRTICO - LAJE DE UMA 3; 6% NERVURA - AP. ENCONTROS 14; 27% PÓRTICO - LAJE DE DUAS NERVURA - AP. ENCONTROS QUADRO FECHADO

LAJE -VIGAS PRÉ- 12; 23% FABRICADAS I LAJE -VIGAS PRÉ- FABRICADAS U LAJE - CAIXÃO UNICELULAR 8; 15% AP. PILARES E ENCONTROS 1; 2% LAJE DE UMA NERVURA AP. PILARES E ENCONTROS 10; 19% LAJE DE UMA NERVURA APOIADA EM ENCONTROS

Figura 2.14 - Passagens Superiores Rodoviárias - Tipo de Estrutura

Como se verifica pela figura 2.14 o tipo estrutural mais corrente é o Pórtico Monolítico (27%) seguido pelas obras com tabuleiro com vigas pré-fabricadas I.

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10 NÚMERO DE OBRAS 5

0 1 VÃO 3 VÃOS 4 VÃOS 5 VÃOS 6 VÃOS 7 VÃOS 8 VÃOS 9 VÃOS

Figura 2.15 - Passagens Superiores Rodoviárias. Distribuição por número de vãos

Considerando apenas as obras com um único tramo, verifica-se a distribuição por tipos estruturais que se representa na figura 2.16.

2; 10% PÓRTICO MONOLÍTICO

3; 15% 7; 35% QUADRO FECHADO

LAJE -VIGAS PRÉ- FABRICADAS I LAJE -VIGAS PRÉ- FABRICADAS U LAJE-UMA NERVURA AP. EM 1; 5% ENCONTROS 7; 35%

Figura 2.16 - Passagens Superiores Rodoviárias - Tipos estruturais em obras de um único vão

Considerando apenas as obras de três tramos, constata-se a distribuição por tipos estruturais que se representa na figura 2.17.

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4; 19%

7; 33% PÓRTICO MONOLÍTICO

PÓRTICO - LAJE UMA NERVURA AP. ENCONTROS PÓRTICO - LAJE DUAS NERVURAS AP. ENCONTROS 5; 24% LAJE -VIGAS PRÉ- FABRICADAS I

5; 24%

Figura 2.17 - Passagens Superiores Rodoviárias - Tipos estruturais em obras de três tramos

Passagens Superiores de Peões

Figura 2.18 –Passagem superior de peões (metálica) Figura 2.19 – Passagem superior de peões (betão ao km 29,971 da Linha do Douro pré-fabricado), ao km 39,450 da Linha do (Estação de Caíde) Douro

Foram construídas trinta e sete obras que podem ser classificadas como passagens superiores de peões. Na sua maioria são estruturas em betão pré-fabricado, com tabuleiro constituído por vigas pré-fabricadas e, com acessos por rampas, conforme se pode concluir a partir dos gráficos representados nas figuras 2.20 e 2.21.

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1; 3% BETÃ O PRÉ- FA BRICA DO

13; 34% ESTRUTURA METÁ LICA

24; 63% BETÃO "IN SITU"/BETÃO PRÉ- FA BRICA DO/ESTRUTURA METÁ LICA

Figura 2.20 – Distribuição das passagens superiores de peões segundo o material de construção

30 25 ESCADAS 20 10 RAMPAS E ESCADAS 15 RAMPAS 10 11 10 NÍVEL 5 1 2 0 2 1 1 PSP BETÃO PSP PSP BETÃO PRÉ- METÁLICAS IN SITU / FABRICADO BETÃO PRÉ- FABRICADO / METÁLICA

Figura 2.21 – Distribuição das passagens superiores de peões segundo as acessibilidades

Conforme se pode observar na figura 2.21 as passagens superiores com acessos por rampas e escadas foram na sua totalidade construídas em betão pré-fabricado. A solução em estrutura metálica é na sua maioria utilizada, quando a acessibilidade se faz apenas por escadas. Importa referir que nos dois casos em que foram construídas passagens superiores metálicas, com acesso apenas por rampas, estes acessos foram construídas em betão.

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Pontes e Viadutos Ferroviários

Figura 2.22 – Viaduto Ferroviário ao km 35.740 da Linha do Minho, com 426 m de extensão

Foram construídas quinze pontes ou viadutos ferroviários, cujo critério de classificação escolhido foi o tipo estrutural do tabuleiro, verificando-se de acordo com a figura 2.24, que a maioria tem o seu tabuleiro em laje maciça ou de uma nervura com vazamento.

Em relação a estas obras de arte, apenas quatro recebem via dupla, caracterizando-se duas destas por serem em laje maciça e as outras em laje de duas nervuras com vazamento.

1; 7% 1; 7% LAJE MACIÇA

LAJE DE UMA NERVURA 5; 33% C/VAZAMENTO 2; 13% LAJE DE DUAS NERVURAS C/VAZAMENTO LAJE COM VIGAS PRÉ- FABRICADAS LAJE VIGADA 1; 7% VIGA CAIXÃO UNICELULAR

VIGAS METÁLICAS C/ TABUL. 2; 13% EM BETÃO 3; 20%

Figura 2.23 - Pontes e Viadutos Ferroviários - Tipos de estrutura

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2.1.4.2. Estruturas de betão. Materiais e recobrimento das armaduras

Em relação às passagens inferiores ou superiores ao caminho de ferro, não há grande variação quanto às classes de betões, que foram utilizadas nas várias obras que foram construídas, independentemente do ano, do projectista ou da sua localização. Já quanto aos aços utilizados nas estruturas de betão estrutural, verifica-se que em relação às que foram projectadas na década de 90, em todas foi considerado o aço A 400 NR. A partir de 2000, a maior parte destas estruturas já são projectadas com aço A 500 NR.

Em relação às estruturas de grande porte, pontes e viadutos ferroviários, constata-se, igualmente que as que foram projectadas na década de 90, foram construídas com o aço A 400 NR, enquanto que as mais recentes são sobretudo projectadas com o aço A 500 NR.

Há casos em que na mesma obra de arte se utilizam os dois tipos de aço: o A 400 NR em estacas e pilares e o A 500 NR nos restantes elementos estruturais (Viaduto IX, km 20,970 da Linha de Guimarães, 1998, e viaduto ferroviário ao km 35,742 da Linha do Minho, 2001). Quanto às classes de betões, constata-se que nestas obras de maior envergadura construídas recentemente, foram utilizados betões de classes mais elevadas, verificando-se casos de aplicação no tabuleiro, de betões da classe C40/50.

2.2. CONSTRUÇÃO

2.2.1. A construção de passagens Inferiores por lançamento incrementado.

2.2.1.1. Introdução

O lançamento incrementado é um processo que permite a realização da obra sem interrupção das circulações ferroviárias, com perturbação controlada desse tráfego. Tem grandes vantagens relativamente a outros métodos construtivos, por se melhorar a segurança dos trabalhos, permitir a continuidade das circulações ferroviárias, reduzindo-se os prazos e optimizando-se os custos.

Nos Estados Unidos da América há registos de realização de obras com utilização de cravação horizontal de tubos nos finais do século XIX, sendo apenas nos finais da década de 1950 que esta técnica se desenvolve na Europa. Em paralelo com a evolução da técnica de cravação de tubos

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias horizontais desenvolveu-se a construção de passagens inferiores com utilização de deslize de quadros pré-fabricados de betão armado com o auxílio de macacos hidráulicos.

2.2.1.2. – Método “Keller”

A primeira obra de introdução de um quadro sob a via férrea teve lugar na Alemanha, em 1957, pela empresa Keller. Nessa altura o equipamento de cravação e o processo de escavação utilizados na cravação de tubos e no deslize eram praticamente idênticos.

Enquanto que no caso de tubos, são os mesmos justapostos e vão sendo introduzidos à medida que se avança, no caso das passagens inferiores há um único elemento, o quadro de betão armado, que é introduzido directamente sob a estrutura de suspensão da via.

Figura 2.24 - Sistema de Suspensão de Via "Keller" Figura 2.25 - Sistema "Keller" - Apoio no quadro de betão armado

Figura 2.26 - Sistema "Keller".Prolongas Figura 2.27 - Sistema "Keller". Macacos hidráulicos e prolongas

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Em 1957, para um quadro de 3,20 x 3,20 m ², a velocidade de avanço era de apenas 16 cm/hora, sendo possível actualmente atingir velocidades de avanço da ordem de 120 cm/hora. Em relação a secções, a construção de quadros bi-celulares horizontais iniciou-se em 1977, enquanto que a partir de 1980 passou a ser corrente a construção de quadros bi-celulares verticais .

2.2.1.3. O Método da “Tecnimpulso”

Figura 2.28 - Quadro deslizante de passagem inferior de Figura 2.29 -Sistema de lançamento hidráulico peões no troço Caíde- Livração da Linha do (macacos hidráulicos e prolongas) Douro

O “quadro deslizante” é construído ao lado do aterro da via férrea (figura nº 2.28) e é colocado na posição final através de deslize provocado por um ou dois conjuntos de macacos hidráulicos consoante se trate de uma passagem inferior de peões, como é o caso das figuras nº 2.28 e 2.29, ou de uma passagem inferior rodoviária.

Os macacos hidráulicos apoiam em “muros de reacção”, que mobilizam o impulso passivo do aterro que é construído no tardoz desses muros. Para cada conjunto de macacos é utilizada uma estrutura metálica constituída por várias peças denominadas “prolongas”, que são colocadas entre o sistema hidráulico e o quadro deslizante. A progressão do quadro é efectuada por avanços de 1,00 m.

O “quadro deslizante” é concebido de forma a permitir o seu avanço sem comprometer a estabilidade da via férrea, permitindo a consolidação do solo de fundação na sua dianteira.

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Figura 2.30 - Sistema de suspensão de via Figura 2.31 - Sistema de Suspensão de via . Apoio das vigas mestras no quadro de betão armado

O sistema de suspensão de via utilizado pela Tecnimpulso é constituído por um conjunto de vigas metálicas ortogonais, com capacidade resistente para suportar a passagem dos comboios a velocidade reduzida, e com a rigidez horizontal necessária para evitar a deslocação lateral da via, durante a introdução, debaixo desta, do quadro deslizante. O sistema de fixação entre carlingas e longarinas é realizado através de parafusos de alta resistência, aplicados através de furação adequada nos banzos dos respectivos elementos.

Figura 2.32 - Esquema de Suspensão de via

O conjunto de vigas apoia-se no próprio quadro deslizante, que terá elementos complementares de apoio, se necessário, tais como cabos com tensores. Do lado oposto apoia-se na própria plataforma da via férrea que disporá, se necessário, também de estruturas provisórias de reforço.

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Figura 2.33 - Laje e muretes de guiamento Figura 2.34 - Quadro de betão armado. Bisel de ataque

Antes da realização do quadro é construída uma laje com muretes de guiamento, que vai servir de guia base, para a progressão do quadro deslizante, de modo a evitar a ocorrência de assentamentos. Entre essa laje e o quadro é interposto um material que impede a aderência entre ambos. No caso ilustrado na figura 2.33, foi colocado uma placa de contraplacado tipo “platex”.

A frente do quadro (figura 2.34) tem duas lâminas de ataque, chamadas “bisel de ataque”, que facilitam o deslizamento do quadro, cortando e contendo o solo subjacente à via férrea.

Figura 2.35 - Aterro de reforço da zona de suspensão de via

Do lado da frente de ataque, quando o aterro da plataforma ferroviária é de fraca qualidade, recorre- se à colocação de um aterro ao lado da zona de suspensão da via e numa extensão de alguns metros de comprimento a montante e a jusante dessa zona, para evitar a instabilização da plataforma e, consequentemente, da própria via, (figura 2.35).

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2.2.1.4. Método da “ATROS”

Este método utiliza roletes entre o quadro e as vigas mestras, para diminuir o atrito entre estes elementos, facilitando o deslize. A progressão do quadro deslizante faz-se de forma não uniforme, ou seja, a distância dos avanços nem sempre tem o mesmo valor, uma vez que o prolongamento do sistema de apoio é feito entre o muro de reacção e o sistema hidráulico.

O sistema de fixação das carlingas às longarinas é efectuado através de uma estrutura metálica, na qual a carlinga fica solidária com a longarina, sem se recorrer ao aparafusamento e portanto à furação de ambas.

2.2.2. A construção de passagens inferiores por escavação mineira

Quando o terreno onde vai ser construída a passagem inferior tem características rochosas é possível utilizar um método construtivo baseado na escavação do tipo mineira, que é também um processo construtivo que não impede a circulação ferroviária.

Foi o caso da passagem inferior ao km 24,298 da Linha do Minho, construída no âmbito da empreitada de modernização do troço entre S. Romão e Lousado, concluída em 1999.

Foi construída a partir da execução prévia de dois pequenos túneis paralelos, de avanços perpendiculares à linha, mas, deixando sempre pilares centrais de rocha por desmontar. A estrutura final de suporte foi betonada por pequenos troços.

Neste caso, por se tratar de um maciço em xisto foi necessário proceder ao reforço das paredes de escavação com pregagens provisórias. Foi deixado um pilar central que também foi necessário reforçar com pregagens provisórias.

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2.2.3. A construção de passagens Inferiores por estacas tangentes

Figura 2.36 - Passagem inferior rodoviária 6, ao km 44.006 do troço Penafiel – Caíde

A construção de passagens inferiores ao caminho de ferro, por estacas tangentes é um processo construtivo que foi bastante utilizado na execução destas obras na Linha do Douro. É exemplo de aplicação deste processo construtivo a obra da passagem inferior ao km 44,006 da Linha do Douro (troço Penafiel – Caíde), figura 2.36, que foi construída em cinco fases.

Figura 2.37 – Fase I

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Na fase I, (figura 2.37), enquanto os comboios continuam a circular na via existente, na zona da plataforma destinada à nova via são executadas oito estacas. Neste caso foram executadas quatro estacas na zona de implantação de cada uma das paredes da futura passagem. Sobre cada um desses conjuntos de estacas foram executadas as respectivas vigas de coroamento do tabuleiro, que foram betonadas contra o terreno.

Após a execução do tabuleiro sobre estas vigas de coroamento, são construídos os muros de suporte de terras dos aterros.

Figura 2.38 - Fase II

Na fase II,(figura 2.38), os comboios passam a circular sobre a zona do tabuleiro já construído,

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Figura 2.39 - Fase III

Na fase III, (figura 2.39) são executados na zona da via existente (via ascendente), os trabalhos indicados na primeira fase,

Figura 2.40 - Fase IV

Na fase IV (figura 2.40) é realizada a escavação sob o tabuleiro.

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Figura 2.41 – Fase V

Na fase V (figura 2.41), é executada a drenagem vertical e o capeamento das estacas.

2.2.4. As Fundações das obras de arte

A elaboração de qualquer projecto de uma obra de arte é precedida do respectivo reconhecimento geotécnico. Numa primeira fase deve ser feito um reconhecimento preliminar em que é efectuada uma pesquisa, recolha e organização de toda a informação existente sobre as condições do terreno de implantação da obra. No caso de existirem estruturas na vizinhança da obra é também necessário obter informações sobre o comportamento das mesmas.

Este reconhecimento preliminar permite reduzir nomeadamente o número de sondagens com recolha de amostras inalteradas e ensaios de penetração normalizados (SPT) e consequente redução dos custos de projecto.

A prospecção geotécnica é normalmente realizada através de furos de sondagem, poços e da utilização de métodos geofísicos. Segundo a Especificação LNEC E 217 – 1968, a disposição e espaçamento das sondagens devem ser tais que permitam conhecer qualquer modificação da espessura, profundidade, estrutura ou propriedades das formações interessadas.

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Segundo Teng W. C. citado por (Silvério Coelho, 1996), pode-se indicar como ordem de grandeza grosseira, como espaçamento entre sondagens, para fundações de pilares e encontros de pontes o seguinte:

• Estratificação horizontal média – 30 m; • Estratificação horizontal errática – 7 m; • Uma a duas sondagens por cada fundação isolada.

A maior parte das obras de arte objecto da nossa análise, estavam integradas num traçado de remodelação de via, o qual foi objecto de um estudo geral geológico e de geotecnia, dando origem a relatório geral.

A título de exemplo podemos referir o caso da obra de reconversão em via larga e electrificação do troço entre Lordelo e Guimarães, da Linha de Guimarães, numa extensão de 12,8 km, em que na fase de projecto foram executados os seguintes trabalhos de reconhecimento geotécnico:

• 20 trados de reconhecimento; • 12 poços de reconhecimento; • 10 auscultações de plataforma (poços de prospecção/ensaios de penetrómetro ligeiro) • 34 ensaios com penetrómetro dinâmico ligeiro; • 20 ensaios com penetrómetro dinâmico pesado; • 26 sondagens mecânicas • 10 perfis sísmicos de refracção; • Ensaios laboratoriais

Tendo por base essa caracterização geológica e geotécnica foi efectuada uma análise específica para cada local de implantação das obras, sendo definida a solução de fundação. Nessa análise referem-se nomeadamente as tensões de contacto que podem ser praticadas para as disposições geométricas previstas para a obra.

Nalguns casos, face à natureza, ao desenvolvimento da obra de arte, ou ao carácter irregular associado à alteração das formações atravessadas por sondagens, é recomendado no projecto, que

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias em fase de obra se proceda à verificação das condições geotécnicas através da realização de sondagens mecânicas complementares, em locais definidos em plantas de projecto.

Quando estão previstas fundações indirectas, por exemplo por estacas, são indicados comprimentos expectáveis, mas recomenda-se também a execução de sondagens complementares para fazer um ajustamento em obra dos comprimentos das estacas previstos em projecto.

2.2.5. O Pré-esforço nas obras de arte

Nos projectos das obras de arte, normalmente no desenho de apresentação do faseamento construtivo, são indicados o traçado genérico e os valores de pré-esforço inicial ao longo do tabuleiro, com a localização das juntas de betonagem e do início e do fim dos cabos.

O caderno de encargos, destas obras estabelece que o adjudicatário da empreitada deve submeter à aprovação da Fiscalização o sistema de pré-esforço que se propõe utilizar, bem como o respectivo projecto de aplicação de pré-esforço.

Nesse projecto de aplicação de pré-esforço, para além da respectiva memória descritiva, dos cálculos, da descrição do sistema de pré-esforço, do plano de tensão, devem também constar os certificados de controle de qualidade dos seus componentes, dos aços de pré-esforço, bem como os desenhos com os traçados dos cabos em perfil e em planta, os pormenores das ancoragens, as bainhas, a localização das respectivas purgas e as armaduras de reforço. O projecto deve também incluir a verificação das tensões locais de compressão do betão, bem como a resistência característica mínima do betão à data de aplicação do pré-esforço.

2.2.6. Tipos de aparelhos de apoio mais utilizados

Os aparelhos de apoio têm como função, controlar as deformações que o tabuleiro transmite aos pilares ou aos encontros, bem como as deformações que também podem ser transmitidas por estes órgãos ao tabuleiro, de modo a eliminar ou atenuar determinados esforços que têm origem na compatibilidade das deformações entre os vários elementos constituintes da obra de arte (Manterola e Cruz, 2004).

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As obras em estudo têm sobretudo aparelhos de apoio que podem ser integrados em dois grandes grupos: apoios elastoméricos e apoios de neoprene em caixa fixa.

2.2.6.1 Apoios elastoméricos

Podem ser constituídos por um conjunto de placas de neoprene, associadas a um conjunto de placas de aço, por meio de adesivos, e nesse caso são chamados aparelhos de neoprene cintados. Podem não ter placas de aço e nesse caso são chamados aparelhos de apoio simples em neoprene, que têm reduzida utilização em obras de arte.

Os blocos elastométricos podem ser cintados com uma estrutura metálica, como no caso dos aparelhos Letrony, cujo objectivo é restringir movimentos ou permitir deslocamentos superiores aos elásticos , através da introdução de guias metálicas para travamento, ou de superfície de deslize em teflon/aço inoxidável.

1 – Coxim superior em aço 2 – Goussets em aço 3 – Coxim inferior em aço 4 – Parafusos de fixação em aço 5 – P.T.F.E. (Teflon) 6 – Bloco de neoprene cintado 7 – Chapa de deslizamento em aço inox 8 – Aro de retenção 9 – Barra em bronze 10 – Varão de ancoragem em aço

Figura 2.42 - Aparelho de Apoio Elastométrico refª "Lemitrony"

2.2.6.2. Apoios de neoprene em caixa fixa

Os blocos elastoméricos sem qualquer cintagem encontram-se dentro de uma caixa de aço, na qual entre a tampa e o neoprene existe uma junta, ficando este completamente constrangido, comportando-se como um fluído viscoso. São conhecidos por “pot bearings”, aparelhos tipo panela ou marmita. Estes aparelhos podem ser fixos, unidireccionais ou multidireccionais.

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Figura 2.43 - Aparelho de Apoio tipo "Panela" - Unidireccional (Encontro da Ponte de Caniços)

1 – Chapa superior em aço 2 – Pistão em aço 3 – Panela em aço 4 – Barra guia em aço 5 – Varão de ancoragem em aço 6 – Parafusos de fixação da barra guia guia em aço 7 – Parafusos de fixação em aço 8 – Chapa de deslizamento em aço inox 9 – Barra em bronze 10 – P.T.F.E. Puro 11 – Disco elastómero 12 – Anel de selagem 13 – Vedante em borracha microcelular

Figura 2.44 - Aparelho de Apoio tipo "Panela" - refª Letrony - Unidireccional

1 – Chapa superior em aço 2 – Pistão em aço 3 – Panela em aço 4 – Disco elastomérico 5 – Varão de ancoragem em aço 6 – P.T.F.E. Puro 7 – Parafusos de fixação em aço 8 – Anel de selagem 9 – Vedante em borracha microcelular

Figura 2.45 - Aparelho de apoio tipo "Panela" - refª Letrony - Fixo

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Distribuição de aparelhos de apoio por tipo de obra

Nas obras de arte em causa podemos encontrar os seguintes tipos de aparelhos de apoio :

- Aparelhos de apoio de neoprene simples; - Aparelhos de apoio de neoprene cintado: - Aparelhos de apoio de neoprene cintado e ancorado; - Aparelhos de apoio tipo Panela; - Aparelhos de apoio tipo Panela e aparelhos em neoprene cintado no mesmo encontro da obra; - Aparelhos de apoio tipo Panela (pilares) e aparelhos de apoio em neoprene cintado e ancorado (encontros); - Aparelhos de apoio em neoprene cintado (encontros) e aparelhos de apoio em neoprene cintado e ancorado (pilares);

Na Figura 2.46 apresenta-se a incidência dos vários tipos de aparelhos de apoio, por tipo de obra.

13 12 12 P.I. P.S.R. 10 9 PONT. VIAD.

6 5

4 4

2 2 1

1 0 1 PONT. VIAD.

NEOPRENE P.S.R. NEOPRENE SIMPLES NEOP. CINTA DO P.I. CINTA DO NEOP. CINT. + E A NCORA DO PA NELA NEOP. CINT. E PA NELA + PA NELA + A NCOR. NEOPRENE NEOP. CINT. E CINTA DO A NCOR.

Figura 2.46 - Tipos de Aparelhos de Apoio

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2.2.7. Tipos de juntas de dilatação mais utilizadas

As juntas de dilatação nas obras de arte são dispositivos que permitem, movimentos relativos entre duas partes da estrutura, normalmente entre o tabuleiro e o encontro ou entre tabuleiros em obras extensas de estruturas múltiplas, em condições de segurança, comodidade e durabilidade.

Estes movimentos são sobretudo motivados por efeitos térmicos e de retracção, mas também podem ter origem na frenagem dos comboios ou ser consequência de um sismo. Nas obras objecto de análise não temos juntas abertas, apenas juntas fechadas que impedem o seu atravessamento por água ou detritos.

São os seguintes os tipos de juntas mais frequentes nestas obras:

• Juntas elastoméricas de compressão;

Figura 2.47 – Desenho esquemático de junta de dilatação elastomérica de compressão

São constituídas (figura 2.47), por um bloco rectangular de neoprene, com aberturas alveolares. As aberturas permitem que o bloco de neoprene, inserido sob compressão e trabalhando sempre comprimido, possa acompanhar os movimentos de expansão e contracção da obra de arte. A junta de compressão deve ser posicionada entre cantoneiras de aço ou zonas especiais de betão armado.

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• Juntas tipo “JEENE” – Junta elástica expansível nucleada estrutural

Figura 2.48 – Pormenor esquemático de junta de dilatação elástica expansível nucleada estrutural (Tipo Jeene)

É um tipo especial de junta elastomérica de compressão. É constituída (figura 2.48), por três elementos, uma câmara elástica, geralmente de elastómero, policloropreno ou neoprene, com uma ou mais cavidades, conforme os deslocamentos permitidos, um adesivo de natureza epoxídica e por um núcleo isobárico. Este núcleo por pressurização e nucleação obriga a junta a dilatar-se contra as paredes de betão, comprimindo o adesivo.

• Juntas em monobloco de elastómero e aço

Figura 2.49 – Desenho esquemático de junta de dilatação em monobloco de elastómero e aço

São fabricadas em monobloco de elastómero e aço, (figura 2.49), com grande flexibilidade e resiliência. A flexão no sentido longitudinal é devida às sub - divisões das chapas de aço que estão embutidas no bloco de elastómero. São juntas de expansão e vedação para

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grandes movimentos estruturais. São conhecidas pelos nomes comerciais que tomaram, Transflex. e juntaflex.

• Juntas em placas de aço deslizantes;

Figura 2.50 – Desenho de junta de dilatação metálica

Estas juntas (figura 2.50), são compostas por duas placas sobrepostas, em que uma desliza sobre a outra. Permitem movimentos até cerca de 10 cm. O vedante em neoprene é que permite que a junta seja classificada com uma junta fechada.

• Juntas elastoméricas modulares

Figura - 2.51 – Desenho esquemático de junta elastomérica modelar

São constituídas (figura 2.51), por blocos vazados de neoprene, interligados por peças de aço e suportados por um sistema estrutural próprio. São das mais indicadas para suportar as cargas das rodas dos veículos. Normalmente permitem deslocamentos entre 10 cm e 60 cm.

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1; 7% 1; 7%

JUNTAS METÁLICAS

JUNTAS ARMADAS DE NEOPRENE

JUNTAS METÁLICAS + JUNTAS ELASTOMÉRICAS DE COMPRESSÃO

13; 86%

Figura 2.52 – Tipos de juntas de dilatação em pontes e viadutos ferroviários

Na maioria das pontes e viadutos objecto de análise, foram aplicadas juntas de dilatação metálicas. Apenas se identificou a aplicação de juntas armadas de neoprene na Ponte sobre o Rio Este, ao km 38,659 da Linha do Minho. Nesse caso foram aplicadas juntas do tipo Algaflex, indicadas para pontes ferroviárias.

Figura - 2.53 – Desenho esquemático de junta de dilatação em neoprene armado

O único caso de aplicação de juntas de dilatação metálicas e juntas elastoméricas de compressão teve lugar na obra de alargamento da ponte sobre o rio Leça, ao km 9,215 da Linha do Minho, em que foi construída uma nova ponte em betão armado pré-esforçado ao lado de uma ponte existente

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias em alvenaria de pedra. As juntas elastoméricas de compressão foram aplicadas no encontro móvel da nova ponte e longitudinalmente entre os dois tabuleiros.

No caso das passagens inferiores, quando o tabuleiro apoia em aparelhos de apoio, verifica-se que as respectivas juntas de dilatação são também metálicas.

Em relação às passagens superiores, nas obras que dispõem de juntas de dilatação, foram aplicadas juntas de elastómero e aço, concretamente juntas em neoprene armado, de vários fabricantes e tipos, nomeadamente juntas tipo “Transflex”, tipo “Monoflex 20 ou 100”, “Uniblok 75 “ e “VSL tipo 40”.

Apenas no caso da Ponte Rodoviária de Santo Tirso, que é um atravessamento sobre a Linha de Guimarães, na Estação de Santo Tirso e sobre o Rio Ave, e que foi construída no âmbito da remodelação do troço entre Lousado e Santo Tirso, na Linha de Guimarães, identificamos juntas elásticas de compressão no encontro fixo e juntas elásticas modelares no encontro móvel.

2.2.8. A pré - fabricação de obras de arte ferroviárias

2.2.8.1. Problemas e patologias em passagens superiores de peões

Com base na experiência de acompanhamento de algumas destas obras, sobretudo após a construção, enumeram-se algumas das patologias mais correntes, cujas causas são sobretudo resultado de erros de construção e em menor incidência de erros de projecto:

i) Nas zonas de fixação das chapas dos guarda-corpos, o betão das vigas de bordadura apresenta-se fissurado e por vezes mesmo esmagado (figuras 2.54 e 2.55);

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Figura 2.54 - Betão destacado na zona de fixação da Figura 2.55 - Idem, já com oxidação num dos parafusos chapa do guarda-corpos

ii) Em vigas de bordadura de secção transversal, muito reduzida, por exemplo, com a largura de 135 mm, em que mesmo com a utilização de uma chapa inferior, os parafusos do lado exterior da viga, têm um recobrimento muito reduzido, verificando-se o destaque do betão inferior da zona externa, (figuras 2.56 e 2.57).

Figura 2.56.–Destaque do betão na zona da chapa Figura 2.57 - Idem inferior de fixação do guarda - corpos

iii) Aplicação de parafusos de chapas de fixação de guarda - corpos, na proximidade ou mesmo nas próprias juntas de dilatação das peças pré-fabricadas. Nessas situações verifica-se, nomeadamente, chapas não niveladas, oxidação dos respectivos parafusos, esmagamento e/ou destacamento de betão, (figuras 2.58 e 2.59).

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Figura 2.58 - Posicionamento de parafusos de chapa de Figura 2.59 - Idem fixação de guarda corpos em junta de

dilatação iv) Falta de juntas de dilatação em guarda-corpos. v) Fissuras estruturais na face inferior de lajes pré-fabricadas de escadas, por manuseamento indevido em fase de desmoldagem e volteio (figuras 2.60 e 2.61);

Figura 2.60 - Laje de escada de acesso a passagem Figura 2.61 - Fissuras na face inferior da laje de escada, superior de peões, com fissuras na face após reparação inferior.

vi) Acabamento irregular e não homogéneo do piso de uma laje, em forma de U ;

Mas, também podem ocorrer patologias em estruturas pré-fabricadas, com origem em factores externos. É o caso das anomalias verificadas numa passagem pedonal, que faz a ligação entre um caminho pedonal paralelo à via e uma passagem superior rodoviária. Esta obra pré-fabricada é constituída por lajes em rampas e patamares, apoiadas sobre pilares, com fundação por sapatas isoladas, em solos compressíveis, (figuras 2.62 e 2.63);

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Figura 2.62 – Rampa na zona de ligação ao viaduto Figura 2.63 – Vista, de outro ângulo, do depósito de rodoviário, podendo-se ver o depósito de terras e pedras. terras soltas e pedras

Neste caso, um proprietário confinante executou um depósito de terras soltas e pedras, com uma altura máxima de cerca de 5,00 m na proximidade do viaduto, atingindo uma altura entre 1,00 m e 2,30 m na zona das sapatas dos dois pilares mais altos da rampa (figuras 2.62 e 2.63). Esta situação provocou as seguintes anomalias:

i) A abertura da junta de dilatação, entre o patamar da estrutura de acesso pedonal e a passagem superior, aumentou de 2 cm para 5 cm, em consequência do afastamento lateral da laje de patamar (figuras 2.64 e 2.65);

Figura 2.64 - Deslocamento da rampa em resultado de Figura 2.65 - Aumento da largura da junta em cerca de assentamento diferencial da fundação 3 cm

ii) Assentamento da laje de patamar, em cerca de 5 cm; iii) Assentamento do topo do pilar de apoio dessa laje, em cerca de 1 cm, na extremidade do lado do depósito de terras e pedras.

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O encosto das terras de uma forma não simétrica em relação ao eixo das sapatas, que são fundadas sobre solos muito compressíveis, introduziu acções não consideradas no dimensionamento das sapatas, agravando significativamente as tensões de contacto entre a sapata e o solo e introduzindo necessariamente assentamentos diferenciais nas sapatas.

Neste tipo de estruturas, constituídas por peças isostáticas, a introdução de pequenos assentamentos diferenciais não prejudica o seu funcionamento, no entanto a continuidade desta nova situação pode agravar com o tempo os danos já existentes nas rampas.

Face ao atrás referido foram adoptadas as seguintes medidas: i) Retirada imediata do aterro sobre as sapatas, afastando-o pelo menos de 6,5 m, dos respectivos eixos, de modo a deixarem de ter influência sobre a fundação das estruturas. Após a limpeza do terreno deve ser feita a monitorização da obra, para verificar se os assentamentos estabilizaram; ii) Eliminação do degrau e da abertura da junta, existentes entre o patamar da rampa e a passagem superior, através da realização de um enchimento do patamar ou, em alternativa instalação de uma peça metálica, fixa unicamente à passagem superior, de modo a garantir a concordância entre o patamar e o passeio.

2.2.8.2. Passagem superior rodoviária. Erros de construção e soluções de reparação

Figura 2.66 - Passagem Superior Rodoviária - km 26,177 da Linha do Douro

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O Projecto

Na sequência da supressão de uma passagem de nível existente ao km 25.995 da Linha do Douro, inserida no troço entre Valongo e Cete, foi posta a concurso a execução de uma passagem superior rodoviária ao km 26,177.

A solução de projecto era constituída por uma estrutura em betão armado pré-esforçado, tipo laje com duas nervuras, ligadas monolíticamente a pilares de secção rectângular de três tramos, apoiada nos encontros através de aparelhos de apoio em neoprene cintado, (figura 2.67).

Figura 2.67 - Projecto inicial

A empresa responsável pela sua construção apresentou proposta de projecto variante, em solução pré-fabricada pesada. Esta solução previa um tabuleiro apoiada em pilares, que submetida à aprovação da entidade gestora da infra-estrutura ferroviária, impôs algumas alterações, que foram no sentido de garantir a segurança da estrutura ao impacto de um comboio, no caso de um descarrilamento.

Deste modo, na solução aprovada, os pilares constituíam um conjunto monolítico, com as sapatas e a viga de encabeçamento, tendo os pilares sido dimensionados para a acção de acidente correspondente ao choque.

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A Construção

No decorrer da execução da obra, o projectista da solução variante, em visita de rotina, detectou diferenças entre o que estava a ser executado e o projecto, a saber:

Nos Encontros

- As carlingas tinham sido betonadas contra as pré – lajes do muro de testa, tendo sido eliminada a junta que estava prevista entre a carlinga e esse muro;

- As carlingas foram betonadas contra a face superior da viga de encabeçamento do encontro sem espaço entre a face inferior da carlinga e a face superior da viga de encabeçamento do encontro;

Nos Pilares

- As carlingas dos apoios intermédios (pilares) foram betonadas contra as respectivas vigas de encabeçamento

- Existia um “painel de corticite” entre as carlingas intermédias, não tendo contudo sido possível confirmar se o mesmo acompanhava toda altura das carlingas;

- As carlingas não passam para o exterior das longarinas, embora estas últimas apresentem furação para a passagem da armadura longitudinal da carlinga.

Para resolução destas anomalias o projectista propunha duas soluções alternativas, a demolição das carlingas ou o estabelecimento de continuidade do tabuleiro com os encontros e pilares, aumentando a armadura negativa sobre os apoios centrais, retirando as pré - lajes duplas previstas para as vigas de testa e execução das novas vigas de testa afastadas 5 cm, em cada um dos encontros para permitir a dilatação do tabuleiro.

Na sequência da adopção da segunda solução, a obra de arte foi concluída em Março de 2002, sem contudo terem sido executados os acessos, da responsabilidade da autarquia, pelo que a obra

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias não foi colocada em serviço. O facto de não terem sido realizados os acessos contribuiu para a rápida alteração e degradação dos cofres dos aterros e dos próprios taludes.

As Inspecções

Decorridos cerca de 15 meses, em Julho de 2003, numa vistoria de rotina foram detectadas diversas anomalias na obra de arte, que embora sem acessos era utilizada por camiões, pelo que numa primeira fase foram instaladas peças pré-fabricadas de grande porte, para impedir o acesso de viaturas a esta estrutura.

Em Novembro de 2003, foi realizada por um especialista e projectista com larga experiência (Reis, Beirão, 2004) uma inspecção de carácter genérico e sumário, para detectar eventuais deficiências que pudessem pôr em causa a segurança da circulação ferroviária, tendo sido elaborado um relatório preliminar, que concluiu pela existência de diversos defeitos mas, que não punham em causa a sua resistência e estabilidade.

Tendo sido proposto a realização de inspecções mais minuciosas, estas foram levadas a efeito pelo, Eng.º Beirão Reis, tendo sido realizadas três inspecções, em Fevereiro de 2004, a segunda das quais foi efectuada em período nocturno de interdição de circulação e corte de tensão, com utilização de um veículo ferroviário, “dresine” com plataforma elevatória.

As Deficiências de Construção

Foi adoptada uma classificação que estabelece dois tipos de deficiências de construção (Reis, Beirão, 2004):

Tipo 1 – Deficiências causadas pelo incumprimento dos pormenores de projecto e que são impossíveis de reparar ou reverter.

Pode ser possível tomar medidas para diminuir os seus efeitos negativos ou aplicar soluções alternativas às previstas no projecto que foram deficientemente construídas, desde que sejam compatíveis com o existente.

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Tipo 2 – Deficiências causadas por má execução dos trabalhos, as quais na generalidade podem ser reparadas.

Deficiências Tipo 1

1 - Falta das juntas de dilatação, previstas em projecto, entre o tabuleiro e as estruturas de apoio, ou seja entre o tabuleiro e os encontros e entre o tabuleiro e os pilares intermédios (figuras 2.68 e 2.69).

Figura 2.68 - Encontro em cofre.Falta de juntas Figura 2.69 - Encontro Perdido. Falta de juntas de dilatação de dilatação

Estas anomalias foram devidas à betonagem das carlingas directamente contra o coroamento das “vigas de encabeçamento”, encontros e pilares intermédios, sem a interposição prévia de qualquer material separador (corticite ou semelhante), que fizesse a protecção dos aparelhos de apoio, que estavam instalados sobre essas vigas de coroamento (figura 2.70).

Figura 2.70 - Aparelho de apoio no Encontro Perdido

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2 - Roturas das ligações dos “passeios” aos “muros de avenida” do “encontro em cofre”, devida à não aplicação das armaduras de ligação previstas no projecto. Esta anomalia provocou o abatimento, deslocação e fracturação múltipla dos passeios (figuras 2.71 e 2.72).

Figura 2.71 - Rotura das ligações do passeio Figura 2.72 - Fracturação dos passeios ao muro avenida

Deficiências Tipo 2

1 – Fractura no banzo inferior de uma “viga longarina” do tabuleiro, do lado do “encontro perdido” com destacamento de betão (figura 2.73);

Figura 2.73 - Fractura no banzo inferior da "Viga longarina"

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2 – Fissuras, em diversos pontos, nas paredes do “encontro em cofre” (figuras 2.74 e 2.75) ;

Figura 2.74 - Fissuras e mau acabamento do betão Figura 2.75 - Fissura (Encontro em cofre) (Encontro em cofre)

3 – Aterros no interior do “encontro perdido”, desagregados e arrastados pelas águas pluviais, não dando continuidade e deixando em falso o passeio do lado nascente (figuras 2.76 e 2.77);

Figura 2.76 - Passeio em falso, por falta de aterro no Figura 2.77 – Falta de aterro no encontro perdido encontro perdido

4 – Aterros no interior do “encontro em cofre” com assentamentos elevados, retirando apoio aos passeios;

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Figura 2.78 – Rotação do passeio relativamente ao muro avenida

5 – Passeios, (figura 2.78), sobre o “encontro em cofre” abatidos, deslocados lateralmente e rodados em relação aos “muros de avenida”, com diversas fracturas em diagonal, ao longo do seu comprimento. Situação que é consequência da rotura da ligação aos “muros de avenida” e de assentamento dos aterros que lhes poderiam ainda dar apoio;

6 – Fixação do “Guarda - corpos” às vigas de bordadura, pelo lado do passeio, ao longo do muro de avenida, do lado poente do “encontro em cofre”, não garantindo a necessária solidez (figura 2.79);

Figura 2.79 - Parafusos de fixação da chapa do guarda corpos em junta

7 – Taludes nos encontros mal executados e mal regularizados, com pendentes mal definidas ou excessivas, com reduzida estabilidade, permitindo que detritos erodidos ou arrastados pelas águas pluviais atinjam a plataforma da via férrea (figura 2.80);

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Figura 2.80 - Erosão do talude do Encontro em cofre

8 – “Caleiras de drenagem” das águas pluviais abatidas, deslocadas ou partidas, em consequência da deficiente execução dos aterros e da falta de fundação capaz (figuras 2.81 e 2.82);

Figura 2.81 – Falta de Caleiras de drenagem Figura 2.82 - Caleiras de drenagem deslocadas ou partidas

9 – “Betonilhas esquarteladas” de acabamento dos passeios em mau estado, com fissuras e destacamentos de argamassas;

10 – “Betão aparente” de muito má qualidade, com superfícies mal acabadas, com buracos e arestas quebradas, nomeadamente nas “carlingas” do tabuleiro e nos “acrotérios”. Existência de

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias diversas peças de betão pré-fabricadas, com irregularidades por corrigir e furações por colmatar e disfarçar, nomeadamente em muros e vigas de bordadura (figuras 2.83 e 2.84).

Figura 2.83 - Betão aparente no encontro com Figura 2.84 – Betão aparente no tabuleiro com irregularidades irregularidades

A Correcção das Deficiências de Construção

Deficiências do tipo 1

Juntas de dilatação - Segundo o REBAP, (artigos 31º e 32º) as estruturas de betão armado, devem ter juntas de dilatação, afastadas em planta não mais de 30 m, quando se pretende não ter em consideração, na análise da estabilidade dessa estrutura os efeitos conjugados das acções das “variações uniformes de temperatura” e da “retracção do betão” na sua conjugação mais desfavorável.

A conjugação mais desfavorável destas acções ocorrerá no Inverno após a conclusão do processo da retracção, com um valor de ( - 15 º C)

Dado que o valor da variação da temperatura é metade do valor teórico, é perfeitamente justificável que a distância máxima entre juntas de dilatação possa ser o dobro de 30 m, ou seja 60 m. Como o comprimento total deste tabuleiro não ultrapassa os 38 m, conclui-se que não existem efeitos gravosos para as estruturas desta obra, decorrentes da falta de juntas de dilatação.

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Nas inspecções efectuadas, ocorridas mais de dois anos após a betonagem do tabuleiro, não são visíveis sinais que demonstrem que a falta das juntas de dilatação tenham ocasionado roturas, fragilizações ou deteriorações da obra de arte.

As ligações das carlingas às vigas de encabeçamento é realizada por ferrolhos em aço. Estes ferrolhos vêm previamente embebidos no betão das vigas de encabeçamento, encontram-se soltos no interior de tubos de diâmetro folgado, em todos os apoios, com excepção do apoio sobre o muro de testa do encontro perdido, em que estão envolvidos e fixados pelo betão da carlinga. Há, portanto, aderência, sem continuidade estrutural, entre o betão das carlingas e o betão das vigas de encabeçamento.

As ligações das vigas de encabeçamento aos apoios é também materializada por ferrolhos em aço, que vindos previamente embebidos no betão dos apoios, encontram-se fixados em furações tubulares, previamente deixadas nas vigas de encabeçamento, posteriormente preenchidas, após a colocação destas, com argamassa de alta resistência.

Dado que os apoios do tabuleiro, tanto nos muros como nos pilares estão dotados de armaduras longitudinais bastante superiores aos referidos ferrolhos, é razoável admitir que os esforços horizontais que possam surgir nos extremos superiores dos apoios devido às variações de comprimento em consequência das acções das “variações uniformes de temperatura” e “retracção do betão”, se diluam pela ligeira rotação, das vigas de encabeçamento, permitida pelos ferrolhos.

Este fenómeno designado por “efeito pendular nas ligações do tabuleiro aos apoios” tem um efeito dissipador nos esforços, sendo benéfico para os apoios do tabuleiro.

Foi deste modo concluído que a inexistência de juntas de dilatação entre o tabuleiro e as estruturas de apoio, que estavam previstas em projecto não tem consequências que possam pôr em risco a estabilidade da obra de arte, pelo que não foram adoptadas medidas específicas.

Rotura das ligações dos passeios aos muros de avenida Os passeios devem ser integralmente demolidos, reconstruídos em betão armado e dotados de maciços de fundação nos extremos adjacentes às abas dos muros de avenida. Os passeios devem

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias ser ligados aos muros de avenida através da inclusão de armaduras de ligação que vão rodear os varões das armaduras destes muros, que devem ser colocadas a descoberto, por picagem do betão.

Deficiências do tipo 2

Fractura numa viga longarina e fissuras em paredes Quer a fractura existente na banzo inferior de uma viga longarina do tabuleiro, quer as diversas fissuras existentes nas paredes do encontro em cofre devem ser tratadas e colmatadas por meio de injecções de “resina epoxy”.

Aterros no Encontro Perdido e no Encontro em Cofre Os aterros no interior dos dois encontros deverão ser convenientemente refeitos. No caso do encontro perdido, deve ser dada a necessária continuidade ao passeio do lado nascente, preenchendo-se o espaço em falso sob este com betão.

Passeios no Encontro em Cofre Devem ser demolidos e reconstruídos de acordo com o ponto “Rotura das ligações dos passeios aos muros de avenida”.

Fixação do Guarda – Corpos As fixações do “guarda – corpos” às vigas de bordadura na zona do muro de avenida do lado poente do encontro em cofre, devem ser substituídas por novas fixações adequadamente posicionadas e executadas. Os vazios das fixações abandonadas devem ser preenchidos com material de soldadura e pintura.

Taludes nos Encontros Os taludes devem ser convenientemente arranjados, com acerto das pendentes para valores que garantam a sua estabilidade, regularizando-se as superfícies de modo a torná-las o mais possível planas.

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Como medida de melhoria, quer da estabilidade global, quer da resistência à erosão, quer do próprio aspecto visual, foi sugerido o revestimento dos taludes com pendente mais acentuada ou com maior proximidade à via férrea com “grelhas de enrelvamento”.

Caleiras de Drenagem de Águas Pluviais Estas caleiras devem ser reconstruídas na íntegra, mas em betão ligeiramente armado, com caixas nas mudanças de direcção.

Betonilhas Esquarteladas em Passeios As betonilhas esquarteladas de acabamento dos passeios deverão ser integralmente refeitas, devendo ser utilizado para o efeito argamassas de qualidade.

Betão Aparente Todas as superfícies visíveis do betão da obra, devem ser convenientemente tratadas e reparadas de modo a ficarem com aspecto aceitável, com base no seguinte esquema: - rebarbar excrescências e escorrências - preencher cavidades com “argamassas de reparação” não retráctil á base de resinas epoxídicas.

Como medida de melhoria da durabilidade e do aspecto visual, foi proposto a pintura do betão aparente com tinta à base de resinas acrílicas ou epoxídicas.

Drenagem Complementar

Tendo por base o diagnóstico formulado com base nas inspecções à obra de arte e zona envolvente, o dono de obra contratou um projecto de drenagem complementar, (Baptista, 2004) e em consequência a realização desses trabalhos.

Face ao cenário de existência de erosão hídrica acelerada e prematura dos taludes de escavação junto a esta obra de arte, causada por caudais de ponta de elevada velocidade média, de regime torrencial, provocados pela alteração da morfologia a montante da área em questão, foi beneficiado o sistema de drenagem (figuras 2.85 e 2.86), e de estabilização de taludes, tendo sido criadas

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias condições de franca captação, encaminhamento e evacuação desses caudais para a boca de entrada de uma passagem hidráulica existente.

Em termos gerais foi executado um canal na crista do talude, do lado Encontro Norte, de captação e condução das águas pluviais para a passagem hidráulica existente, tendo sido reconstruída a valeta em meia cana (figura 2.86), existente sensivelmente a meia altura do talude, que foi também estabilizado.

Essa estabilização foi conseguida através da “criação de uma caixa”, por escavação manual, tendo sido estendida uma manta de geotêxtil de características essencialmente hidráulicas com forte permeabilidade segundo a vertical ao plano do geotêxtil, sobre o qual foi espalhada uma camada de pedra com espessura média de 0,40m, arrumada à mão e assente com argamassa de cimento e areia.

De modo a que este revestimento não se tornasse impermeável, foram deixados vazios da ordem de 5 a 10%, relativamente à superfície de talude intervencionada.

Figura 2.85 - Reposição da ligação do passeio ao muro Figura 2.86 – Caleira da drenagem complementar avenida. Caleira de drenagem

complementar

Muros de Contenção de Taludes do Encontro Sul (Encontro Perdido)

Para estabilizar o talude do encontro Sul, foi construído um muro em gabiões, que teve em consideração a existência já de um muro de pé de talude em betão armado e a necessidade de

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias fazer desaparecer um caminho de acesso à passagem de nível existente no local antes da construção da passagem superior.

Este muro de gabiões foi construído quer do lado norte, quer do lado nascente, neste caso contendo no seu interior esse muro de pé de talude em betão armado já existente (figuras 2.85 e 2.86).

Figura 2.87 - Pormenor do muro de gabiões contendo Figura 2.88 - Muros de gabiões norte e nascente o muro de betão armado

2.2.7. Construção de Passagens Superiores de Peões tipo “Ponte Catenária”

Figura 2.89 - Passagem inferior de peões ao km 30,780 da Figura 2.90 – Vista inferior do tabuleiro da passagem Linha do Douro inferior de peões

2.2.7.1. Concepção Estrutural

Esta passagem superior de peões (figuras 2.89 e 2.90), situada ao km 30,780 da Linha do Douro, junto à Estação Ferroviária de Paredes, estabelece uma nova ligação entre o Centro e o Sul da

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Cidade, vencendo um desnível natural de 5,00 m existente entre os arruamentos a que dá acesso. Tem um desenvolvimento entre paramentos de encontros de 53 m, sendo os acessos à obra de arte realizados por rampas em aterro, pelo que a obra tem um desenvolvimento total de 95 m.

O tabuleiro desta obra de arte tem dois tramos de 26,5 m cada, apoiados num pilar metálico intermédio e em dois encontros extremos e tem uma altura máxima de 7,50 m, em relação ao carril mais elevado, em consequência da altura a que se situam as instalações fixas de tracção eléctrica, “catenária”.

A base da concepção estrutural, (Fonseca, 2002), é de uma banda esticada, ou seja uma estrutura laminar, de pequena espessura, 0,15 m, em betão armado com cabos de pré-esforço, tracionados entre os dois apoios.

A forma côncava apresentada pelo tabuleiro, resulta do equilíbrio estático das forças gravíticas e dos esforços nos cabos, durante a construção. A espessura da laje foi condicionada pelo comportamento estrutural na direcção transversal e resulta também das características dinâmicas pretendidas para a passagem, isto é das cargas permanentes indispensáveis para conseguir uma frequência própria fundamental relativamente baixa.

Os encontros são de betão armado, em forma de “cofre”, realizando as rampas de acesso, contendo uma “viga” horizontal superior para ancoragem dos cabos do tabuleiro e transmissão dos respectivos esforços às ancoragens e ao solo.

O pilar central é metálico e constituído por um tubo vertical de 0,22 m de diâmetro que se bifurca a certa altura da base, em quatro ramos mais delgados, com 0,17m de diâmetro. A sela superior é realizada com chapas de aço, formando uma grelha de perfis compostos alinhados sob os cabos longitudinais.

2.2.7.2. O Processo Construtivo

Dada as características geotécnicas dos solos, baseadas num reconhecimento geotécnico das condições locais, que identificava um estrato de solo residual granítico e o afloramento de um maciço de rocha granítica em certas zonas, foram previstas fundações directas no pilar e nos encontros. No entanto estes são dotados de ancoragens ao solo, para uma carga global de cerca de

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4800 kN, do lado de Encontro E1 e de cerca de 7200 kN do lado de Encontro E2, sendo inclinadas relativamente á vertical de 30º no primeiro caso e de 45 º no segundo caso.

Figura 2.91 - Execução do Encontro E1 Figura 2.92 - Aplicação de pré-esforço no Encontro E2

Reveste particular interesse o processo de execução do tabuleiro, que compreendeu as seguintes fases: i) Pré - fabricação de pré - lajes com as dimensões de 3,3 x 1,0 m2 e espessura de 0,04 m (figura 2.94); ii) Instalação e esticamento de cabos até 750 KN cada um (figura 2.93); iii) Colocação das pré - lajes por suspensão aos cabos (figuras 2.95, 2.96 e 2.97); iv) Colocação de armaduras sobre as pré – lajes (figura 2.98); v) Betonagem da laje; vi) Selagem das juntas das pré - lajes; vii) Segunda fase de esticamento dos cabos e respectiva injecção.

Figura 2.93 - Instalação dos cabos de pré-esforço do Figura 2.94 – Pré - laje do tabuleiro tabuleiro

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Figura 2.95 - Colocação de pré-lajes suspensas dos Figura 2.96 – Vão entre o encontro esquerdo e o pilar cabos de pré-esforço com todas as pré-lajes já instaladas

Figura 2.97 - Montagem de pré – lajes na zona sobre a Figura 2.98 - Armaduras de aço já colocadas no plataforma ferroviária em período de tabuleiro, para início da betonagem interdição nocturna de via e corte de do tabuleiro, em período nocturno tensão

2.2.8. Ensaios de carga em pontes e viadutos

Os ensaios de carga destinam-se a verificar a efectiva conformidade da estrutura com o previsto em projecto, mediante a caracterização do seu comportamento.

As provas de carga clássicas, em geral apenas contemplam a circulação de um comboio a velocidade reduzida para obter as linhas de influência das grandezas interessadas.

Contudo, no caso das obras de arte, o valor das cargas envolvidas nos testes não permite muitas vezes aferir sobre o real comportamento global da estrutura e das componentes que a integram,

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias sendo muito útil a obtenção de linhas de influência experimentais, que confrontadas com as que são obtidas da análise numérica, permitem avaliar correctamente a resposta da obra ensaiada, (Costa et al, 2004).

Face ao atrás referido tornou-se necessário levar a efeito outros ensaios, pelo que o LABEST - Laboratório de Tecnologia do Betão e do Comportamento Estrutural, da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, nos ensaios de carga que levou a efeito, em 2003 nos viadutos e pontes construídos nas Linhas do Minho de Guimarães, adoptou na generalidade a seguinte metodologia :

a) Sequência de posições estáticas dos veículos, por forma a obter os valores mais elevados das grandezas medidas;

b) Circulação de um comboio de carga com velocidade reduzida, para obtenção das linhas de influência das grandezas interessadas;

c) Frenagem dos veículos sobre o tabuleiro após aceleração até uma velocidade pré-definida. Este ensaio permite avaliar o desempenho dos aparelhos de apoio e das juntas de dilatação, através da quantificação aproximada das forças envolvidas e da própria influência do conjunto carris - balastro na sua transmissão ao tabuleiro;

d) Monitorização durante um período não inferior a 48 horas. Através desta monitorização é possível verificar o funcionamento dos elementos de ligação da super à infra-estrutura. Por outro lado através da medição das grandezas que caracterizam o comportamento local, nomeadamente deformações e abertura de fendas, é possível avaliar a importância relativa das várias acções que actuam sobre a estrutura.

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2.2.8.1. Ensaios da Ponte de Caniços

Figura 2.99 - Ponte de Caniços ao km 35,364 da Linha Figura 2.100 – Vista da via férrea da Ponte de Caniços de Guimarães

A Ponte de Caniços, (figuras 2.99 e 2.100) construída no âmbito da empreitada de reconversão para via larga do troço entre Santo Tirso e Lordelo, é constituída por um tabuleiro contínuo, em betão armado pré-esforçado, com um comprimento de 176 m entre eixos dos aparelhos de apoio nos encontros e tem 7 tramos, que entre eixos de pilares medem respectivamente 17m, 22 m, 30 m, 38 m, 30 m, 22 m e 17 m.

Figura 2.101 - A ponte antiga de via estreita, transformada em atravessamento pedonal e a nova Ponte de Caniços

A secção transversal do tabuleiro é em viga caixão, (figura 2.101), com altura constante de 2,20 m, cujas almas têm uma espessura de 0,45 m sobre os apoios e de 0,30 m no vão.

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2.2.8.2. Sistema de medição instalado

O ensaio de carga estático realizou-se durante um período aproximado de seis dias, tendo sido medidas cinco tipos de grandezas, conforme Relatório de Observação, Dezembro 2004:

a) Extensão superficial do betão em dez pontos representativos de seis secções do tabuleiro; b) Deslocamentos verticais a meio vão dos 7 tramos do tabuleiro; c) Rotações em duas secções de extremidade de um vão; d) Abertura das juntas de dilatação do tabuleiro nas suas extremidades e deslocamentos relativos entre este e o apoio do Pilar P2; e) Temperatura.

Foi utilizado um sistema de aquisição e registo integrado, que permitia a medição automática e simultânea dessas grandezas. Todos os sensores utilizados eram eléctricos, alimentados directamente a partir do sistema de aquisição, no caso dos inclinómetros, clip-gages e comparadores e com alimentação própria no caso dos LVDT’s (transdutores indutivos).

A medição das extensões do betão nas superfícies inferior e superior do tabuleiro, foi obtida por transdutores resistivos (clip-gages) e indutivos (LVDT’s), em seis secções do tabuleiro, localizadas a meio vão dos tramos 2, 3, 4 e 5, (nos tramos 3 e 5 centradas nos vãos de 24 m) e sobre os dois nós de apoio do pilar P3, em dez pontos distintos. Deste modo foram obtidas distribuições transversais dos esforços no intradorso e extradorso e nas secções mais solicitadas a meio vão e apoios.

Para medir os deslocamentos verticais foram utilizados transdutores indutivos em tensão (LVDT’s), semelhantes aos empregues nas medições das deformações no tabuleiro, bem como comparadores eléctricos e sensores de pressão (figuras 2.102 e 2.103).

Figura 2.102 - Sensor de deslocamento, LVDT (Costa et Figura 2.103 - Comparador eléctrico (Costa et al, 2004) al, 2004)

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Baseado no sistema de nivelamento hidrostático, foi instalado um circuito hidráulico constituído por um reservatório, fixo ao guarda-balastro de intradorso na zona de apoio do tramo 4 do tabuleiro no pilar P3 (foi desprezado inicialmente o deslocamento vertical) e um conjunto de condutores e outros acessórios que conduziam o fluído entre o reservatório e os pontos onde se pretendia medir os deslocamentos verticais.

Foram também medidas as rotações das secções de apoio do tramo 3, com utilização de inclinómetros eléctricos. Os inclinómetros foram instalados na face exterior da alma do caixão, apoiados em cantoneiras de aço (figura 2.104).

Figura 2.104 - Instalação de inclinómetro. (Costa et al, Figura 2.105 - LVDT instalado no Encontro E1, para 2004 ) medir a abertura da junta de dilatação(Costa et al, 2004)

A abertura das juntas de dilatação foi medida com recurso a dois transdutores indutivos de deslocamento (LVDT’s), (figura 2.105), com instalação de um em cada encontro.

2.2.8.3. Condução do Ensaio de carga

Na realização do ensaio de carga foi utilizada uma locomotiva, (figuras 2.106 e 2.107), que é normalmente utilizada pelo sub-empreiteiro de via para rebocar os vagões balastreiros, que transportam os inertes (balastro) que serve de apoio à via férrea.

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Figura 2.106 - Laboratório móvel de estruturas sob o Figura 2.107 - Locomotiva utilizada no ensaio.(Costa et terceiro tramo, durante a realização do al, 2004 ) ensaio. (Costa et al, 2004)

Foram consideradas nove casos de carga, (figura 2.108), escolhidos por induzirem os valores mais elevados das grandezas a medir mas secções instrumentadas, a que correspondiam igual número de posições do veículo imobilizado sobre o tabuleiro.

Figura 2.108 - Posicionamento do veículo na Posição 1, durante o ensaio. (Costa et al, 2004 )

Além do ensaio de carga estático, fez-se circular a locomotiva a velocidade baixa, para obter as linhas de influência das várias grandezas medidas associadas a este sistema de cargas. Procedeu-- se também à frenagem da locomotiva sobre o tabuleiro após aceleração até uma velocidade estabelecida previamente.

2.2.8.4. Resultados e Conclusões

O registo das medições quando a estrutura estava descarregada (situação de vazio) permitiu observar o efeito da variação da temperatura sobre a estrutura e sobre o próprio sistema de

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias medição e detectar eventuais deformações residuais devidas a comportamento não elástico da ponte.

Face às medições apresentadas, nos vários transdutores instalados e durante o ensaio de carga estático, reconhece-se o efeito que a temperatura tem no comportamento da estrutura embora não se manifeste de uma forma preponderante.

Verifica-se que o efeito provocado pelas acções ambientais nas juntas de dilatação e aparelhos de apoio é bastante superior ao registado para os carregamentos estáticos mais desfavoráveis. Há uma boa concordância entre a ocorrência dos valores extremos de temperatura e os deslocamentos máximos, que devido à inércia térmica da ponte são desfasados no tempo.

Apesar da simetria do sistema de cargas, da geometria da estrutura e condições de apoio relativamente aos deslocamentos horizontais, o comportamento diferenciado das juntas pode indiciar uma deficiência nas juntas de dilatação ou respectivos aparelhos de apoio.

O ensaio de carga gerou esforços máximos no tabuleiro ligeiramente superiores aos obtidos a partir de um modelo numérico, com elementos finitos de casca, para a combinação quase permanente da sobrecarga regulamentar e que corresponde a cerca de 50 % do esforço máximo no vão para combinações raras da referida sobrecarga regulamentar.

Da comparação dos resultados das medições efectuadas na obra com os valores das flechas e rotações obtidos com recurso ao modelo de cálculo simplificado, constata-se que a estrutura construída apresenta ligeiramente mais rigidez e integridade global do que a fornecida pelo modelo de cálculo, dado que os valores são em geral semelhantes.

As deformações medidas nas fibras inferiores do tabuleiro a meio-vão dos dois tramos instrumentados também apresentam valores iguais ou inferiores aos calculados, pelo que não induziram, em princípio, fendilhação nas secções mais esforçadas do tabuleiro.

Contudo os alongamentos medidos no topo do guarda - balastro, numa secção sobre o apoio, são consideravelmente superiores aos obtidos através do modelo numérico.

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2.2.8.5. Ensaio de Vibração Ambiental

Além dos ensaios atrás referidos, o Laboratório de Vibrações e Monitorização de Estruturas, também da FEUP, efectuou um ensaio de vibração ambiental, com o objectivo de determinar de forma experimental os parâmetros mais representativos do comportamento dinâmico da Ponte.

Foram determinadas as frequências naturais e modos de vibração, através da medição da resposta dinâmica da estrutura à acção do vento.

Segundo o Relatório do Ensaio de Vibração Ambiental da Ponte de Caniços, Dezembro de 2004, foram considerados 27 pontos de medida sobre o tabuleiro, tendo-se recorrido a quatro sismógrafos, munidos de acelerómetros triaxiais do tipo “force-balance” e conversores analógico- digitais de 18 bit.

Em cada “set up”, um dos sismógrafos foi posicionado de forma fixa sobre o ponto 8, como sensor de referência, enquanto os outros três funcionaram como sensores móveis, sendo sucessivamente colocados ao longo dos restantes 26 pontos de medida.

A aquisição de dados foi efectuada com uma frequência de amostragem de 100 Hz e por períodos suficientemente prolongados, por forma a obter estimativas espectrais com resolução em frequência adequada, face à gama de frequências de maior interesse.

Para analisar o grau de correlação verificado entre os parâmetros modais, identificados experimentalmente, e os calculados numericamente, foi utilizado o modelo numérico atrás referido desenvolvido pelo LABEST, para realizar uma análise modal de modo a extrair frequências naturais e modos de vibração.

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Tabela 2.1 – Comparação entre frequências naturais calculadas e frequências identificadas nos ensaios

Frequência Calculada (Hz) Frequência Identificada (Hz) Tipo de Modo 6.55 7.1 1º vertical 7.77 8.57 2º vertical 8.25 9.45 3º vertical 1.63 2.34 1º transversal 1.93 2.59 2º transversal 2.98 3.78 3º transversal

Conforme demonstra a tabela 2.1, verifica-se que as frequências medidas são ligeiramente superiores às obtidas numericamente, havendo contudo uma evolução coerente entre valores identificados e calculados.

Apesar das diferenças ao nível de frequências naturais, regista-se no referido relatório, uma excelente correspondência entre configurações modais identificadas e calculadas, principalmente as que estão relacionadas com os modos de flexão vertical do tabuleiro.

2.2.9. – A fiscalização das obras de arte

A maioria destas obras de arte foram construídas integradas em grandes empreitadas, de renovação de troços de linha de caminho de Ferro, cuja fiscalização foi assegurada na sequência de concurso púbico, por empresas especializadas em fiscalização de grandes empreitadas públicas.

As equipas de fiscalização, dimensionadas pelo dono de obra, REFER, de acordo com a dimensão da obra, suas especialidades e duração, eram constituídas por elementos com habilitações e experiência, exigida em caderno de encargos, em fiscalização de obras semelhantes.

No que se relaciona com as obras de arte, podemos referir que a sua fiscalização era assegurada para além do chefe de equipa, engenheiro – chefe da fiscalização, (engenheiro civil com pelo menos 10 anos de experiência profissional), pelo chefe da construção civil, (engenheiro civil, com pelo

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias menos cinco anos de experiência), por fiscais de construção civil, técnicos com formação média em construção civil e com experiência de pelo menos dez anos.

Esta fiscalização era ainda enquadrada pelo chefe de controlo de custos (engenheiro civil) e por orçamentistas, pelo chefe de planeamento, (engenheiro civil), com especialização e experiência na área do planeamento, pelo chefe de controle de qualidade (engenheiro civil, com especialização e experiência na área da qualidade), que assegurava o cumprimento dos vários procedimentos de qualidade, nomeadamente a realização dos ensaios previstos contratualmente. Fazia parte ainda desta equipa um coordenador de segurança e saúde no trabalho, (engenheiro civil, com especialização e experiência na área da segurança no trabalho), auxiliado por técnicos de segurança no trabalho.

Estas equipas, que no início da década de 1990, com algumas excepções, caso nomeadamente de pessoas que trabalharam na fiscalização da Ponte Ferroviária de S. João, tinham apenas a experiência de construção de obras rodoviárias, dada a pouca tradição até essa altura na construção de obras ferroviárias, foram adquirindo experiência na área específica das obras de arte ferroviárias, à medida que se iam desenvolvendo os trabalhos das várias empreitadas.

Pode-se deste modo dizer que a eficiência da fiscalização foi melhorando, à medida que as obras iam avançando no tempo, devido não só à maior experiência ferroviária das equipas mas, também com a importância que a qualidade e a segurança da obra iam adquirindo, na sequência da implementação de legislação na área da segurança e da qualidade, que ia sendo reflectida nas exigências dos cadernos de encargos das obras. As próprias empresas de fiscalização foram sendo objecto de certificação de qualidade.

Os procedimentos da fiscalização com o preenchimento de registos normalizados, que foram sendo introduzidos, permitem um mais eficaz controlo de qualidade, sendo a “qualidade” interpretada num sentido global de toda a obra, contemplando nomeadamente o próprio planeamento e controlo de custos.

A qualidade não se mede só pela realização de uma obra, no cumprimento do projecto, das especificações técnicas do caderno de encargos e das normas de construção, mas também pelo

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias cumprimento dos prazos constantes do planeamento geral da obra e dos custos previstos no mapa de trabalhos e quantidades.

No sentido da melhoria da qualidade de execução das obras, há hoje uma maior exigência na escolha das empresas de fiscalização, procurando admitir equipas com pessoas experientes na execução de obras de natureza semelhante, nas várias especialidades presentes na construção deste tipo de obras.

É hoje, atribuída maior relevância à coordenação de segurança e saúde, quer na fase de projecto com o estudo das soluções de menores riscos, quer ao nível da fiscalização da obra, com a contratação de um coordenador de segurança e saúde e de um técnico de segurança, para acompanhamento permanente da execução dos trabalhos, no sentido do cumprimento do plano de segurança e saúde aprovado pelo dono de obra.

Deste modo, minimizam-se os riscos não só para os trabalhadores, como para a própria infra- estrutura ferroviária e para os próprios utentes do caminho de ferro, com a execução de obras em coexistência com a circulação dos comboios.

Os registos tomados pela Fiscalização são muito importantes para a chamada compilação técnica da obra, devendo ser consultados sempre que necessário durante a vida da obra de arte, pelos inspectores das obras e pelos responsáveis pela sua manutenção e conservação.

2.2.10. Telas Finais e a Compilação Técnica

As telas finais devem retratar com fidelidade a obra que foi executada, pelo que são considerados elementos fundamentais na caracterização da infra-estrutura.

Na REFER, há uma Norma que define procedimentos que devem ser considerados relativamente à recepção e distribuição de telas finais.

A responsabilidade pela elaboração das telas finais é do empreiteiro, que deve entregá-las ao órgão adjudicante no prazo estabelecido no caderno de Encargos. Actualmente as telas finais devem ser

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias entregues no final da obra, sendo condição necessária para a realização da respectiva recepção provisória.

O Órgão da REFER responsável pela obra, deve fazer a sua verificação. No caso da existência de fiscalização externa a verificação das telas finais é feita por essa entidade, sendo no entanto a validação das mesmas efectuada pelo referido órgão da REFER.

O órgão técnico da engenharia da empresa, da especialidade respectiva, analisa a coerência das telas finais, aprovando-as para divulgação. Este órgão envia as telas finais para o órgão de cadastro e arquivo técnico para arquivo e divulgação. No caso das obras de arte é enviado pelo órgão de cadastro um exemplar em suporte digital ao órgão responsável pela respectiva conservação.

A chamada “Compilação Técnica” tem início já na fase de projecto. É uma peça do projecto, que será completada no final da obra, onde é feita a identificação do empreendimento, dos intervenientes e onde é dada uma caracterização descritiva das obras do projecto, incluindo os respectivos materiais e produtos que vão ser aplicados.

Faz ainda parte da compilação técnica a “Informação técnica” a disponibilizar, onde é feita referência às fichas técnicas dos materiais e equipamentos instalados na obra, que devem ser anexados à Compilação Técnica pelo Coordenador de Segurança e Saúde da Obra, como por exemplo a ficha técnica do aço utilizado na armadura, a ficha técnica dos betões aplicados em obra ou a ficha técnica dos aparelhos de apoio aplicados em obra.

Consta também da Compilação Técnica a “Análise de riscos para a fase de exploração”, matriz de avaliação onde se discriminam as operações de manutenção e conservação, os materiais e equipamentos a utilizar, caracterizando-se os respectivos riscos e técnicas de prevenção.

Por último, importa referir que o Coordenador de Segurança e Saúde da Obra deve juntar um exemplar completo das Telas Finais à Compilação.

Actualmente está a funcionar o “Sistema de Gestão Integrada de Documentação Técnica”, com utilização do software do SAP-DMS, na rede Intranet da empresa, que permite fazer o acompanhamento “on line”, desde a criação das peças do projecto, até à validação das telas Finais,

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias e à introdução da compilação técnica, encontrando-se a qualquer momento acessíveis aos interessados.

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3. A INSPECÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS

3.1. Antecedentes históricos

Em 1918, a Associação Americana de Engenharia Ferroviária, publicou um artigo editorial, “Estudo de colapsos de estruturas de betão” com o sub-título “ A compilação dos colapsos de estruturas de betão e o que deve ser feito no futuro”. Este estudo cobriu um período de 25 anos e concluiu com a seguinte mensagem, (Feld and Carper, 1997), que se traduz do seguinte modo:

“ Uma coisa se pode concluir a partir do conhecimento destes colapsos, é que toda a boa construção em betão deve ser sujeita a uma inspecção rígida. Deve-se insistir em que o Inspector obrigue o empreiteiro a cumprir as especificações até ao mínimo detalhe. Ele deverá certificar-se que os materiais utilizados são adequados, correctamente misturados e colocados, que as cofragens são suficientemente resistentes e que não são retiradas antes do betão estar endurecido. Acredita-se que só através deste tipo de inspecção é possível prevenir o colapso das estruturas de betão”.

É claro, que não se tratava ainda de realizar inspecções durante a vida da estrutura mas, face aos inúmeros colapsos já ocorridos, já tinha sido interiorizada a necessidade de realizar inspecções rigorosas durante a sua construção para evitar o colapso das estruturas de betão durante a sua vida útil.

Após a Segunda Guerra Mundial o Estado do Texas, nos Estados Unidos da América, levou a efeito um extenso programa de construção de novas estradas, pelo que durante quase duas décadas a maior parte dos departamentos que geriam as infra-estruturas rodoviárias reduziram os seus esforços quer na inspecção das pontes quer na própria manutenção preventiva.

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Figura 3.1- Silver Bridge, Point Pleasant, West Virginia, 1967

Em 1967, ocorreu o colapso súbito da “Silver Bridge”, ponte suspensa, com cerca de 40 anos, sobre o rio Ohio em Point Pleasant, West Virgínia, no qual perderam a vida 46 pessoas. Em consequência deste acidente, em 1968 uma lei federal, deu início a um programa nacional de inspecção de pontes, que reconhecia a necessidade de serem realizadas inspecções periódicas consistentes. Em 1971 são publicadas as primeiras normas nacionais de inspecção de pontes. (NBIS – National Bridge Inspection Standard).

Mais tarde, em 1983, o colapso da “Mianus River Bridge” in Connecticut, levantou maiores preocupações no que se refere à existência de fadiga e fracturas criticas para as pontes. Na sequência deste colapso foi desenvolvida investigação e estabelecida a obrigatoriedade de realização de inspecções tendo em vista detectar fracturas criticas.

Em Abril de 1987, a “Schoharie Creek Bridge”, em Nova York colapsou em consequência da erosão dos solos sob a base das fundações dos pilares. A partir dessa altura foram lançados programas de inspecções sub-aquáticas.

As normas NBIS, atrás referidas estabeleciam a obrigatoriedade de serem efectuadas inspecções com intervalos de dois anos. No entanto, a autoridade responsável pelas obras de arte do Estado de Nova York, seguia um programa mais rigoroso, com inspecções anuais de todas as pontes e inspecções sub-aquáticas, de cinco em cinco anos.

Contudo a “Schoharie Creek Bridge”, ainda não tinha sido objecto de qualquer inspecção sub - aquática, embora estivesse agendada a primeira para o ano em que ocorreu o colapso.

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Em Abril de 1985, a inspecção então realizada tinha concluído que a mesma se encontrava em “boas condições”. As fundações não foram nessa altura inspeccionados porque os inspectores consideraram que o nível da água estava bastante elevado para realizar uma inspecção sub - aquática.

As pontes são vulneráveis a vários riscos, contudo a erosão tem sido responsável por maior número de colapsos do que todos os outros riscos naturais. Só na Primavera de 1987, 17 pontes colapsaram devido a fenómenos de erosão, nos estados americanos do nordeste, quantificando-se em 500 o número de colapsos, desde 1950, nos Estados Unidos.

Em Portugal, em Março de 2001, o trágico acidente da Ponte Hintze Ribeiro, em Entre–Rios, também em consequência da erosão da fundação de um dos pilares, lançou na altura o debate no sentido de definir novas estratégias no domínio da investigação, do projecto e da execução, a fim de serem evitadas no futuro estas infelizes ocorrências.

3.2. A Inspecção de obras de arte pela REFER

As inspecções nas pontes ferroviárias, levadas a efeito pela entidade gestora da infra-estrutura ferroviária, destinam-se a conhecer o estado real das obras, através da detecção das anomalias manifestadas e identificando as causas dessas anomalias. O estado real da obra é comparado com o estado de referência.

Actualmente, segundo (Clemente, 2001), são realizados os seguintes tipos de inspecções:

• Inspecção de rotina – Inspecção anual a toda a estrutura para detecção de anomalias evidentes. Esta inspecção é realizada conjuntamente com as acções de manutenção preventiva corrente;

• Inspecções Principais – Inspecção realizada de cinco em cinco anos que inclui reconhecimento detalhado de toda a estrutura, nivelamento topográfico se a dimensão e o tipo de estrutura o justificar, nivelamento batimétrico no caso de rios caudalosos,

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mapeamento e medição de fendas. É elaborado um relatório final com classificação em índice de estado por componente e global da estrutura;

• Inspecções Especiais – Inspecções realizadas com periodicidade curta (3 meses, seis meses, um ano) ou de carácter ocasional, em pontes com avarias, comportamentos anómalos ou após condições climatéricas adversas, sendo envolvidos meios de observação complementares, residentes ou pontuais. É também elaborado um relatório final e feita uma classificação em índice de estado por componente e global da estrutura.

Toda a informação produzida nas inspecções alimenta o módulo de inspecção do sistema de gestão de obras de arte da REFER, ficando ligado aos módulos técnico e administrativo, que constituem a base de dados cadastral de todas as pontes da rede ferroviária.

O índice de classificação de avarias em pontes que está em vigor na REFER, foi estabelecido com base nos trabalhos desenvolvidos pela UIC, conforme consta da sua publicação, Défauts des ponts ferroviaires et mesures à prendre em vue de l`entretien et du renforcement de ces ouvrages, 1989 , tendo sido segundo Clemente, 2001 , adoptada a seguinte tabela:

Tabela 3.1 – Índice de classificação de avarias em pontes, utilizado pela REFER

ÍNDICE DEFINIÇÃO ACÇÕES DE SEGUIMENTO 0 Estado Normal 1 Existência de avarias sem importância cujo Registo para comparação com tratamento pode ser feito mais tarde, sem futuras informações da mesma inconveniente obra. 2 Avarias sem repercussão a curto prazo na Realização de inspecções de estabilidade da estrutura, mas implicando a médio acompanhamento frequentes, prazo custos de manutenção cada vez mais podendo incluir a colocação de elevados, carecendo de intervenção quando meios permanentes de medição possível. 3 Avarias importantes, susceptíveis de provocar, a Inspecção detalhada imediata, curto prazo, restrições às circulações, carecendo seguida de vigilância permanente de intervenção, logo que possível. e de trabalhos de reparação 4 Avarias que impõem actuação imediata. Trabalhos de reparação imediatos.

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3.2.1. Inspecção das obras de arte no troço Valongo/Cete da Linha do Douro

Analisou-se os resultados das inspecções anuais realizadas em 2006, com enfoque no troço Valongo – Cete da Linha do Douro, mas abrangendo também uma obra localizada a montante deste troço na própria Estação de Valongo, e sete obras já no troço entre Cete e Penafiel, num total de 15,858 km de via dupla e 50 obras de arte.

Foram as seguintes as anomalias encontradas por tipo de obras:

Passagens Inferiores Rodoviárias

• Descasque de betão na zona inferior do tabuleiro, devido à passagem de cargas elevadas; • Fissuras na zona inferior do tabuleiro, com abertura máxima de 2 mm;

Figura 3.2 – Passagem Inferior Rodoviária ao km 31,786 da Figura 3.3 – Fissuras na face inferior com abertura Linha do Douro máxima de 2 mm. Extensão total das fissuras 15 m.

Passagens Inferiores Agrícolas

• Tampas de caleira de telecomunicações e sinalização partidas ; • Falta de tampas de caleira de telecomunicações e sinalização ;

Pontes • Falta de tampas de caleira de telecomunicações e sinalização (figura 3.4); • Tampas de caleira de telecomunicações e sinalização partidas (figura 3.5);

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• Juntas entre pedras de alvenaria aparelhada abertas no sentido vertical (figura 3.8); • Fissuras em pedras de alvenaria aparelhada, com a largura de 3 mm de espessura (figura 3.9); • Escada de acesso a passeio de visita de tabuleiro metálico, solta; • Rebites de fixação, de corrimão a prumos do guarda – corpos, ocos; • Falta de cabeça de rebite de ligação de prumos a guarda – corpos.

Figura 3.4 – Tampa de caleira técnica partida na Ponte Figura 3.5 – Falta de tampas na caleira técnica no em betão armado pré - esforçado sobre o passeio do tabuleiro metálico da ponte Rio Ferreira (via ascendente) antiga sobre o Rio Ferreira (via descendente)

Figura 3.6 – Após a inspecção, instalação de cantoneira, Figura 3.7– Após a inspecção, instalação de chapa de na zona em alvenaria e betão, da ponte aço sobre a zona de passeio e da caleira , antiga, para evitar o roubo das tampas na zona do tabuleiro metálico, para evitar o roubo de tampas.

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Figura 3.8 – Juntas entre pedras da alvenaria, abertas Figura 3.9 – Juntas abertas e fissuras com 3 mm de no sentido vertical abertura. Escorrências da drenagem, por inexistência de tubos de queda

Pontões

• Eflorescências nas alvenarias; • Quebra – águas partido.

Passagens Hidráulicas

• Manilha fissurada; • Densa vegetação sobre o parapeito

Na figura 3.10, apresenta-se a distribuição em termos de índice de gravidade por tipo de obra.

12 10 2 8 2 ÍNDICE 1 6 10 ÍNDICE 0 4 8 6 77 2 22 2 11 0

P . .R. .A. .P I P P.H. .S.R. P. P.I. ÕES P P.S PONTES PONT

Figura 3.10 – Classificação em termos de índice de gravidade por tipo de obra

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No caso das inspecções atrás referidas, o inspector no final de cada vistoria atribuiu um índice de gravidade de anomalias para a globalidade da estrutura.

Desde o segundo semestre de 2006, está em vigor um novo sistema em que o inspector atribui uma classificação também entre 0 e 4 a cada um dos quinze ou dezasseis componentes da obra de arte, consoante seja uma obra de alvenaria ou uma obra metálica ou de betão estrutural.

No caso de obras de alvenaria, temos os seguintes componentes de obra:

• 01 – Obra de arte; • 02 – Muros; • 03 – Taludes; • 04 - Hasteais; • 05 – Tímpanos; • 06 – Pilares; • 07 – Abóbada; • 08 – Moldura; • 09 – Via; • 10 – Murete guarda – balastro • 11 – Passeios; • 12 – Guarda Corpos; • 13 – Drenagem; • 14 – Juntas de dilatação; • 15 – Outro componente.

Em obras metálicas e de betão estrutural, são os seguintes os componentes de obra:

• 01 – Obra de arte; • 02 – Muros; • 03 – Taludes; • 04 – Encontros; • 05 – Aparelhos de apoio;

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• 06 – Pilares; • 07 – Tabuleiro; • 08 – Estrutura de suporte do tabuleiro; • 09 – Via; • 10 – Muro Guarda – balastro; • 11 – Passeios; • 12 – Guarda – Corpos; • 13 – Drenagem; • 14 – Juntas de dilatação; • 15 – Protecção de superfície; • 16 – Outros componentes.

Posteriormente o engenheiro responsável pelo núcleo das inspecções, verifica os relatórios, no caso de subsistirem dúvidas vai ao local, e faz a validação final das inspecções com a atribuição de uma classificação final da Ponte, com um índice variando entre 0 e 4.

A informação recolhida nas inspecções alimenta o módulo de inspecção do sistema de gestão de pontes, (GOA), ficando agregada aos dados existentes nos módulos técnico e administrativo, que constituem a base de dados cadastral de todas as obras de arte da rede.

Através de um módulo de apoio à decisão, com base nos índices obtidos nas inspecções, são relacionadas as intervenções necessárias, de acordo com sua gravidade, sendo definida a sua prioridade, gerando a partir de um “catálogo de anomalias tipo” e respectivos custos unitários de reparação, um programa de intervenções que serve de apoio à elaboração dos orçamentos anuais dos trabalhos.

3.3. A Inspecção de Pontes nos Estados Unidos

A rede ferroviária nos Estados Unidos da América, com cerca de 220.000 quilómetros, dispõe de cerca de 100.000 pontes. A segurança de um parque de pontes com esta dimensão é assegurada pela FRA, Federal Railroad Administration (Administração federal de caminho de ferro), através do

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias cumprimento de um programa de que protege os utilizadores dos riscos que podiam advir da ocorrência de deficiências nas pontes.

O objectivo deste programa é assegurar que as pontes mantenham a sua integridade estrutural, que não sofram roturas catastróficas, ou qualquer falha que possa causar danos em pessoas, acidentes com comboios ou danos ambientais.

As autoridades federais americanas utilizam os seguintes métodos, para garantir essa segurança:

i) As pontes são classificadas em vários níveis. Mantém-se ao corrente das práticas de gestão das redes estaduais de caminho de ferro. Grande parte dessa informação é obtida pela pessoal operacional das FRA através de contactos regulares com o pessoal do caminho de ferro que faz a gestão, inspecção e manutenção das pontes;

ii) Os inspectores de via férrea das FRA, têm oportunidade de observar regulamente as pontes ferroviárias, no decorrer das inspecções regulares à via férrea. Uma irregularidade na via férrea de uma ponte é sinal do desenvolvimento de um problema estrutural na ponte, que deve ser comunicado aos responsáveis da ponte, os quais poderão encontrar outros problemas na ponte a necessitar de correcção;

iii) Os Inspectores de via, vistoriam a via das pontes no decurso de inquéritos de conformidade ou de acidentes. Nesses casos os inspectores são requisitados para fazer uma rápida avaliação da gravidade das condições relatadas numa reclamação ou até sobre o possível envolvimento das condições da ponte nas causas de um acidente.

A FRA mantém um registo público dos processos de gestão e manutenção utilizados nas pontes ferroviárias.

Os elementos que devem ser obtidos e guardados pelos responsáveis do programa de gestão de pontes ferroviárias são os seguintes:

• Frequência de inspecções dos vários tipos de estruturas;

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• Nomeação e qualificação dos inspectores; • O modo como é efectuado o “inventário de pontes”, o seu nível de detalhe e a política de actualizações; • Os tipos de relatórios que são elaborados para os vários tipos de inspecção; • A utilização de processamento de informação automática, na inspecção e no inventário dessa informação; • O processo de distribuição, revisão e avaliação dos relatórios de inspecção; • O modo como é assumida a responsabilidade pelas decisões que afectam a integridade das estruturas: inspecção, avaliação, classificação, reparações e modificações.

Tendo presente o anexo C “Track Safety Standards”, que estabelece regras para a segurança das pontes, destacamos o seguinte relativamente a esta temática:

3.3.1. Compilação Técnica

A organização responsável pela segurança da ponte deve guardar registos do projecto, construção, manutenção e registos de reparação sempre acessíveis, de modo a permitir o cálculo das cargas de segurança.

A organização responsável pela rede ferroviária deverá ter disponível cópias dos desenhos e de todos os registos escritos, e proteger e ter conhecimento da localização dos respectivos originais.

3.3.2. Inspecções Periódicas

As inspecções periódicas são efectuadas por inspectores qualificados para determinar se a estrutura está em conformidade com o projecto, e a sua classificação em termos de estado de conservação, ou no caso de não estar para indicar o seu grau de não conformidade.

A prática existente nas empresas de caminho de ferro é proceder a inspecções pelo menos anuais. Dependendo da natureza da obra, do seu estado de conservação ou da própria intensidade dos níveis de tráfego pode ser conveniente efectuar inspecções com maior frequência.

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3.3.3. Inspecções sub - aquáticas

Estas inspecções devem efectuar medidas e registos do estado das infra-estruturas de fundação que estejam sujeitas a erosão devido às correntes do rio.

O fundo do rio muitas vezes não é visível a não ser através de ensaios de ressonância ou sondagens. Registos frequentes do perfil do fundo, são a melhor informação para detectar alterações repentinas. Se através desses métodos não for possível aferir da integridade das fundações, devem ser feitas inspecções recorrendo a mergulhadores.

3.3.4. Inspecções Especiais

Devem ser conduzidas após qualquer ocorrência que possa ter reduzido a capacidade da ponte, como por exemplo uma cheia, um sismo ou um descarrilamento, ou uma acção de choque sobre a obra de arte.

É claro que, quando uma obra de arte sofre danos, são logo de imediato impostas restrições, por exemplo de velocidade, até que seja feita uma inspecção e avaliação das condições de segurança da ponte.

3.3.5. Relatórios das Inspecções

A informação obtida no relatório de inspecção deve alimentar o programa de gestão das obras de arte. Os vários relatórios, realizados em diferentes alturas, sobre a mesma obra, devem ser mantidos, dado que permitem verificar as tendências e as taxas de degradação dos vários componentes da ponte.

O relatório deve ser o mais claro e compreensível, de modo a estabelecer a comunicação entre o inspector e o engenheiro, que vai fazer a análise final da ponte, sem ser necessário recorrer à interpretação do inspector.

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3.3.6. Inspectores e Engenheiros

As inspecções devem ser levadas a efeito por técnicos com experiência em detectar e registar indicações de problemas em pontes.

Os inspectores devem fazer medidas exactas e recolha de toda a informação que seja importante para determinar o estado de conservação da ponte, com o detalhe necessário, que permita ao engenheiro de estruturas, o qual tem a capacidade necessária para avaliar a resistência da ponte, possa proceder à avaliação da sua segurança estrutural. A qualidade desta avaliação depende muito da comunicação existente entre os dois técnicos.

3.4. A inspecção de pontes pelos caminhos de ferro britânicos

A inspecção de pontes nos Caminhos de Ferro Britânicos obedece a especificações próprias, nomeadamente a Especificação “Examination of Structures - RT/CE/S/017” e “Structures Condition Marking Índex Handbook, 2002”.

A especificação “Examination of Structures” define os requisitos necessários para a realização de inspecções de estruturas, os registos e relatos das conclusões das inspecções e o fornecimento de informação para o relatório regular.

3.4.1. Frequência e preparação das inspecções

3.4.1.1. Inspecções Detalhadas

Antes da realização de inspecções detalhadas deve ser verificada toda a informação considerada pertinente, incluindo relatórios de inspecções visuais, inspecções detalhadas, manuais de manutenção, no sentido de identificar qualquer defeito, anomalia ou requisito que seja necessário inspeccionar.

Deverá ser realizada uma visita prévia de reconhecimento, para verificar o seguinte:

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

• Registar a existência de vegetação, detritos, lixos vários, ou qualquer obstrução, na estruturas ou proximidade, para informar o responsável pela obra no sentido de remover esses elementos para facilitar a inspecção; • Identificar a dificuldade ou falta de acessos, a eventual necessidade de autorizações de acesso; • Identificar os riscos inerentes à realização da inspecção; • Obter tabela de marés, no caso de obras em cursos de água, para evitar ser apanhado pelo fluxo da maré; • Localizar a eventual existência de câmaras de acesso a galerias ou outras estruturas enterradas; • Identificar tampas de acesso, portas ou grelhas que seja necessário remover antes da inspecção; • Identificar a presença de atravessamentos estruturais ao longo da ponte em madeira, caso em que o responsável da obra deve ser avisado; • Identificar e informar o responsável da estrutura, sobre a ocultação (vegetação, reduzida iluminação), de partes de estrutura e obter confirmação desse responsável quanto à necessidade de as expor para a inspecção; • Informar o responsável da estrutura quanto à necessidade de remover protecções contra o fogo, de modo a programar a sua remoção e reinstalação, e se necessário estabelecer medidas para minimizar os riscos durante a inspecção. • Informar sobre a necessidade de efectuar ensaios ou retirar amostras, e da realização de pequenas reparações, no sentido de conjugar esses trabalhos com a realização da inspecção; • Identificar as necessidades quanto à utilização de ferramentas, outros equipamentos, ou qualquer tipo de assistência durante as inspecções; • Identificar zonas onde o acesso está restringido por questões de segurança, protecção ou operacionais, tendo em vista efectuar acordos com o responsável da estrutura ou da infra- estrutura ferroviária; • Identificar galerias de acesso que estejam bloqueadas, ou cujo depósito de sedimentos impeça uma inspecção detalhada; • Identificar os constrangimentos existentes do ponto de vista ambiental, científico ou de património histórico, que possam condicionar as inspecções;

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

• Fazer a demarcação das estruturas adjacentes, procurando a sua clarificação da parte do responsável pela estrutura; • Identificar qualquer informação necessária levar para a inspecção, nomeadamente registos, relatórios, desenhos, registos de observações monitorizadas; • No caso de se aplicar o Índice do estado de conservação da obra, verificar a exactidão do esboço ou da lista definitiva dos elementos da estrutura, ou, caso não existam, preparar esse esboço ou lista definitiva • Elaborar um registo da visita de reconhecimento e de qualquer informação que seja considerada relevante para a inspecção.

Esta visita deve ser feita com a necessária antecedência relativamente à inspecção detalhada, de modo a permitir nomeadamente o desenvolvimento e aprovação do método de inspecção, a retirada de vegetação ou outro tipo de obstáculos, obter autorização de acessos, estabelecer acessibilidades e obter registos ou informação necessária à inspecção.

3.4.1.2. Inspecções Visuais

O objectivo das inspecções visuais é detectar e registar qualquer alteração visível que possa provocar alterações ou indícios de alterações iminentes, no estado geral da estrutura.

O intervalo entre inspecções visuais deve ser proporcional ao estado de deterioração ou vulnerabilidade da estrutura a danos acidentais ou por má utilização.

O intervalo máximo entre inspecções para as obras de arte deve ser de 12 meses, não devendo em qualquer caso ultrapassar os 15 meses.

De qualquer modo a primeira inspecção visual deverá ocorrer doze meses após a sua entrada em serviço.

Mesmo no caso de estruturas que estão fora de serviço, não existindo observações de rotina, são também efectuadas inspecções com um intervalo de pelo menos doze meses.

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3.4.2. Inspecções Detalhadas

3.4.2.1. Objectivo

Trata-se de efectuar uma inspecção detalhada de todas as partes da obra acessíveis, incluindo elementos submersos, tendo em vista obter o seguinte:

• Estabelecer o índice do estado geral de conservação; • Identificar a natureza, severidade e extensão dos defeitos; • Verificar a taxa de deterioração relativamente às inspecções anteriores; • Identificar a envergadura, extensão, urgência e custos estimados das acções de reparação que se tornem necessárias.

3.4.2.2. A Inspecção

Qualquer inspecção deve identificar o seguinte:

• Qualquer deformação da estrutura; • Partes da estrutura com falta de verticalidade, inclinação, curvatura, desalinhamento, deformação, ou qualquer distorção; • Fissuras, fendas ou rasgos em elementos da estrutura; • Elementos da estrutura em falta; • Movimento, distorção e estado das ligações da estrutura; • Estado de conservação da pintura, galvanização e de outros tratamentos de protecção; • Corrosão das chapas dos aparelhos de apoio e dos parafusos, segurança das fixações e existência de fissuras nas soldaduras; • Estado de conservação das zonas inferiores das fundações ou estacas que não estão enterradas; • Sinais de movimentos da fundação, deslizamento ou assentamento que possam afectar a estrutura; • Sinais de abaixamento, elevação, alinhamento deficiente, fendas ou movimentos do solo, da via ou de estruturas adjacentes; • Indicação de defeitos nos sistemas de impermeabilização; • Movimentos nas juntas de construção;

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• Deterioração do betão, madeira ou outros materiais; • Excessiva degradação devido à acção do tempo ou do uso; • Sinais de perda, deslocamento, ou falta de balastro, outros materiais ou equipamentos, • Defeitos na ligação dos equipamentos à estrutura; • Acesso de manutenção perigoso ou facilidade de quedas; • Danos acidentais significativos incluindo os devido a colisões na ponte; • Presença de vegetação que afecta a estrutura; • Presença de cheias ou sinais das mesmas; • Sinais de excesso de carga devido ao armazenamento de materiais sobre a estrutura; • Risco para a estrutura da acumulação de entulhos, armazenamento de combustíveis, ou resíduos perigosos; • Obstrução de zonas de abrigo; • Falta ou anomalias nos sinais de indicação de necessidade de ter espaço livre nos acessos e refúgios; • Existência de vandalismo, graffitis e entrada sem autorização; • Existência de qualquer reparação, renovação de pintura, ou trabalho de reabilitação, desde a última inspecção detalhada ou qualquer trabalho em curso, ou alteração da construção, que não estava previamente registado; • Alterações na natureza ou extensão do uso da estrutura ou evidência de construção ou desenvolvimento de trabalhos em zonas adjacentes; • Alterações ambientais que possam conduzir a uma rápida deterioração da estrutura ou afectar a sua segurança; • Qualquer alteração significativa na taxa de deterioração ou de evolução de defeitos; • Qualquer trabalho pedido antes da próxima inspecção; • Quaisquer outros factores que possam colocar em risco a segurança da estrutura, tráfego na via férrea, na estrada ou no rio, equipamento, pessoas ou propriedade, antes da realização da próxima inspecção; • Leitura de equipamentos de monitorização e alterações significativas relativamente a registos anteriores.

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Todas as partes acessíveis das estruturas devem ser observadas e o seu estado identificado e registado. Todos os defeitos significativos devem ser quantificados e fotografados. Devem ser elaborados desenhos esquemáticos para ampliar e descrever os defeitos existentes.

As estruturas devem ser observadas sob a acção do tráfego normal, conforme o caso, ferroviário, automóvel ou pedestre no sentido de observar e registar o seguinte:

• Qualquer movimento anormal ou evidência de assentamento na camada de balastro, aparelhos de apoio, ou outros suportes; • Flexão excessiva, torção, folga ou vibração; • Qualquer movimento diferencial ou de separação de partes da estrutura; • Qualquer viga que se eleve em relação aos aparelhos de apoio; • Quais os elementos da estrutura que foram observados; • Qualquer outra observação relevante.

Elementos susceptíveis à fadiga

Os elementos susceptíveis à fadiga devem ser examinados, especialmente no que se refere às fendas visíveis. Deve ser registada a extensão das fendas, através de um desenho esquemático com identificação das medições e fotografias que mostrem a sua relação com os elementos adjacentes.

Deve ser dada particular atenção às estruturas compósitas, onde a presença de excessiva flexão vertical ou movimentos de corte longitudinais sob o as cargas estáticas e móveis ou sinais de infiltração de água, podem indicar defeitos de fadiga.

Juntas de Dilatação e Aparelhos de Apoio

Deve ser verificado e registado o seguinte:

• Qualquer sinal de deterioração, distorção, ou inadequado funcionamento das juntas de dilatação e aparelhos de apoio; • Deslocamento para fora do seu alinhamento, ou perda de óleo por bombagem; • Curso insuficiente dos aparelhos de apoio para os respectivos movimentos admissíveis; • Deterioração do estado de conservação das juntas de dilatação e dos aparelhos de apoio;

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• Mau funcionamento, qualquer assentamento local ou problema nos suportes; • Evidência de espaço insuficiente para a junta de dilatação funcionar; • Folga ou deslocamento vertical de uma parte relativamente à outra na junta; • Percolação de água; • Perda de enchimento ou de selante.

Observação da obra sob a acção das cargas móveis

O comportamento da estrutura sob a acção do tráfego corrente, deve ser observado, e registado o seguinte: • Qualquer evidência de assentamento em bases de apoios, aparelhos de apoio, treliças, etc; • Excessiva deflecção, torção, folgas e vibrações; • Qualquer separação ou movimentos diferenciais de partes da estrutura, verticais ou horizontais; • Qualquer viga que saia fora dos seus apoios; • As peças da estrutura observadas sob a acção das cargas; • Quaisquer outras observações relevantes.

Observação da via férrea

Na vistoria deve ser observado qual o tipo de via que está aplicado sobre a o tabuleiro, se é balastrada, não balastrada em laje, ou não balastrada mas fixa por exemplo através de travessas a vigas longitudinais. Deve ser observado se existem juntas nos carris, aparelhos de mudança de via, aparelhos de dilatação, carris soldados (barra longa soldada) ou se há qualquer alteração na drenagem da via.

Deve ser observada a posição vertical e horizontal dos carris através de medição e de fotografia. Qualquer alteração na posição da via férrea, alteração de velocidade, ou de cargas permitidas, desde a última inspecção, deve ser registada.

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3.4.3. Inspecções Visuais

As inspecções visuais devem ser realizadas a partir de locais seguros, utilizando escadas ou passadiços existentes. A estrutura deve também ser examinada a partir do solo adjacente à estrutura e observada de todos os lados em que for possível, com a luz do dia, com a ajuda de binóculos, outros equipamentos ópticos, câmara fotográfica e lanternas de iluminação.

Em estruturas, como é o caso das obras de arte, que são sujeitas a inspecções detalhadas, qualquer defeito observável que não tenha sido identificado nas vistorias das inspecções detalhadas, ou subsequente relatórios de inspecções visuais, deve ser registado na inspecção visual.

As inspecções visuais devem identificar e registar:

• O desenvolvimento de novos defeitos ou o agravamento de defeitos já existentes, dando particular atenção a defeitos já conhecidos, para avaliar se a taxa de deterioração se alterou; • Qualquer acção ou trabalho que possa ser necessário levar a efeito antes da próxima inspecção, mesmos que essa acção ou trabalho tenham sido identificados em relatórios anteriores; • Qualquer alteração significativa nas leituras de equipamentos de monitorização; • Quaisquer factores que possam alterar ou colocar em risco a segurança da ponte, caminho de ferro, as pessoas ou equipamentos .

3.4.4. Inspecções Adicionais

Devem ser levadas a efeito inspecções adicionais quando se verificarem as seguintes circunstâncias:

• Quando a inspecção detalhada efectuada em conjugação com a avaliação, onde seja necessário, seja insuficiente para avaliar a segurança da estrutura; • Quando o relatório de inspecção e a avaliação posterior tenham identificado elementos críticos que requeiram uma inspecção específica ou a monitorização da estrutura; • Após a ocorrência de um incidente que possa ter afectado a segurança da estrutura;

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• Após a ocorrência acidental ou deliberada de danos na estrutura ou em partes da estrutura; • Quando um relatório recebido pelo responsável da estrutura indique que a segurança ou a integridade da estrutura tenham sido comprometidas; • Quando o conhecimento sobre a segurança da estrutura tenha sido alterado em consequência do avanço tecnológico da engenharia.

3.4.5. Relatórios de Inspecção

Todas as páginas do relatório de inspecção devem conter a seguinte informação:

• O Órgão da empresa de empresa de infra-estrutura ferroviária responsável pela estrutura; • Uma identificação própria da estrutura; • A data e o tipo de inspecção; • A identificação da organização responsável pela inspecção

3.4.6. Índice do Estado de Conservação das Obras de Arte

A especificação “The Structures Condition Marquing Índex Handbook, 2001” , permite estabelecer para qualquer obra de arte, inferior ou superior ao caminho de ferro, um índice que reflecte o seu estado geral de conservação, o chamado SCMI, (Structures Condition Marking Índex). Pode ser aplicado a todas as obras que são sujeitas a inspecções detalhadas.

Através do SCMI uma obra de arte pode ser classificada numa escala que varia entre 0 e 100, (o valor 100 corresponde a uma estrutura em perfeitas condições), em função do estado de conservação das partes visíveis da estrutura, com base numa inspecção detalhada. Não de trata de um índice de segurança, dado que não reflecte a suficiência estrutural da obra. Substituiu um sistema que apenas classificava as estruturas em três classes, mau, razoável ou bom.

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3.4.6.1. Visão geral do Sistema

A obra de arte é sub - dividida nos seus elementos principais, por exemplo tabuleiro, encontros e pilares. Por sua vez estes elementos são sub – divididos em elementos secundários, por exemplo aparelhos de apoio e vigas transversais.

Os elementos principais e secundários são identificados e registados usando tabelas de classificação existentes na referida especificação. Os elementos secundários podem ser identificados individualmente ou em grupos de elementos do mesmo tipo.

Os elementos principais considerados são: • Tabuleiro • Apoios extremos • Apoios intermédios

Como elementos secundários, considerados individualmente, temos: encontros, muros ala, pilares com travamentos, pilares simples, arcos, vigas longitudinais exteriores, vigas longitudinais interiores, face dos tímpanos e face de paredes, em estruturas de alvenaria, parapeitos (guardas).

Como elementos secundários, considerados colectivamente, temos pedras de apoio, aparelhos de apoio, elementos longitudinais secundários exteriores (sem carga rolante), elementos secundários interiores, vigas transversais de extremidade, vigas transversais interiores, treliças, tabuleiros suportados por vigas, elementos de reforço.

Quanto aos materiais, o sistema limita a quatro tipos: metal, alvenaria, betão armado ou pré - esforçado e madeira.

Todos os elementos são catalogados e registados, bem como os seus materiais constituintes. São classificados de acordo com a severidade e extensão dos seus piores defeitos visíveis, segundo tabelas que atribuem por um lado a classificação em função da severidade do defeito e tabelas que atribuem a classificação em função da extensão do defeito.

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O estado de conservação de cada elemento é registado através de um código alfa/numérico no relatório detalhado do SCMI. A empresa de gestão de infra-estruturas recepciona este relatório em formato electrónico, sendo os códigos carregados numa base de dados, onde um algoritmo calcula o SCMI da estrutura, tendo em consideração o número e tipos de elementos, bem como a sua importância na estrutura.

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4. A CONSERVAÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS

4.1. A manutenção preventiva

A manutenção compreende todas as actividades necessárias para manter a ponte nas condições inerentes ao estado de serviço, estabelecido em projecto e também destinadas a controlar a potencial futura deterioração.

Inclui trabalhos que devem ser realizados para prevenir danos ou a rápida deterioração da ponte, que no caso de não serem realizados, torna necessário dispor mais tarde, de verbas mais elevados, para repor a ponte nas condições iniciais.

Implica a reparação de pequenos ou potenciais problemas, para evitar proceder a substituições de elementos da ponte, que envolvem maiores custos.

A manutenção preventiva pode ser dividida em dois grupos:

• Manutenção realizada em intervalos específicos; • Manutenção realizada quando necessário, para prevenir a futura deterioração ou o desenvolvimento dos defeitos.

No primeiro grupo os intervalos de manutenção variam de acordo com os trabalhos ou actividade. Estão neste caso por exemplo a limpeza dos sistemas de drenagem, das juntas de dilatação ou das peças constituintes dos aparelhos de apoio.

No segundo grupo, estão por exemplo a selagem de fissuras no tabuleiro de betão, a pintura de elementos metálicos ou a retirada de gelo.

Podemos referir como trabalhos mais correntes de manutenção, os seguintes (UIC, 1989):

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• Trabalhos que não estão ligados directamente à estabilidade da obra, como a retirada de vegetação sobre os paramentos de alvenaria, substituição de pedras ou tijolos no caso de danos pontuais, reparação de irregularidades no betão; • Nas estruturas de alvenaria, o preenchimento de juntas, injecções, aplicação de camadas de revestimento, no caso de avarias superficiais generalizadas; • A limpeza de zonas das estruturas metálicas que constituem pontos de acumulação de detritos que favorecem a oxidação do aço (excrementos, ninhos de pássaros, terra, areia, etc.) • No caso de tabuleiros metálicos a substituição parcial ou total da pintura após a eliminação da ferrugem, de acordo com uma periodicidade que é função da agressividade do meio ambiente, a substituição de rebites que se encontrem fragilizados, o aperto de parafusos, • A manutenção da eficácia dos dispositivos de drenagem das alvenarias afim de evitar infiltrações ou esforços prejudiciais; • A manutenção corrente dos dispositivos de recolha e evacuação das águas; • A manutenção dos aparelhos de apoio.

A maioria dos países europeus utiliza sistemas de gestão de pontes, (BMS) que incluem bases de dados informatizados. No entanto segundo o relatório Decision on repair/replacement – Deliverable- D7, 2000), e estamos a fazer referência às pontes integradas nas redes de estradas, apenas dois países europeus, Dinamarca e Finlândia e os Estados Unidos da América utilizam um sistema de manutenção de pontes (BMS), totalmente automático, de decisão entre reparação e substituição. A Dinamarca utiliza um programa que estabelece prioridades de intervenção e a Finlândia um sistema baseado num índice de reparações.

No Estados Unidos utilizam-se vários programas automáticos de gestão de pontes, sendo os mais conhecidos e usados o “PONTIS” e o “BRIDGIT”.

O “PONTIS” é o sistema mais evoluído e é utilizado na maior parte dos estados americanos.

O PONTIS, suporta o ciclo completo de gestão de pontes, incluindo as inspecções, dados de inventário e respectiva análise, modelo de previsão de deterioração futura e módulo de optimização

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias da manutenção, prevendo a necessidade de intervenções e desenvolvendo projectos, que são incluídos no respectivo plano de investimentos.

Neste sistema de gestão as pontes são avaliadas em função dos resultados das inspecções visuais dos seus elementos, sendo estabelecida uma classificação discreta em termos de índice de condição. A taxa de deterioração da ponte é determinada usando processos de Markov.

O BRIDGIT, tem como objectivo minimizar os custos do ciclo de vida esperado de uma ponte para um plano com um horizonte de 20 anos. São consideradas as sequências óptimas de acções e o período óptimo para cada acção. São desencadeadas acções de melhoria ou de substituição, para alterar estados de condição inaceitáveis. Neste sistema são também determinados benefícios e custos de uso.

4.2. Trabalhos de Reparação

Ainda segundo (UIC,1989), podemos referir como trabalhos de reparação :

• Em obras metálicas a substituição de peças metálicas avariadas, fecho de fissuras, através da instalação de cobre - juntas com a utilização de rebites ou de parafusos de alta resistência; • Reposição de paramentos através da colocação em obra de betão, argamassas projectadas, ou betão colado; • Substituição da camada de impermeabilização, execução de novos sistemas de evacuação de água; • Reposição de juntas de dilatação; • Tratamento de fissuras por injecções, calafetagem, cobre – juntas, pregagens e grampos; • Injecções e colocação em obra de tirantes passivos e activos; • A substituição ou regeneração de materiais cujas características já sejam insuficientes para o desempenho esperado dos mesmos; • A substituição de aparelhos de apoio completos ou de elementos constituintes de aparelhos de apoio; a injecção de resina sintética sob as placas de apoio, substituição ou reparação de plintos de aparelhos de aparelhos de apoio;

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• Paragem de movimentos de rotação de muros, através de escoramento.

4.2.1. A reparação das pontes em alvenaria

Estas obras são muito antigas, normalmente com mais de 100 anos e não dispõem de dispositivos de estanquidade, quanto muito têm um dispositivo sumário aplicado no extradorso das abóbadas.

As águas das chuvas, que são cada vez mais agressivas, penetram no balastro e nos aterros permeáveis chegando ao extradorso das abóbadas e aos aterros dos encontros. Estas águas penetram nas juntas da alvenaria lavando as argamassas de preenchimento. A acção das águas das chuvas manifesta-se pela existência de depósitos, de marcas de humidade, de infiltrações, sinais que são visíveis nas abóbadas, nos encontros ou nos pilares.

Este fenómeno é ampliado quer pelos ciclos de gelo – degelo, quer pelas grandes variações de temperatura.

4.2.1.1. As causas das infiltrações

As causas destas infiltrações residem sobretudo no seguinte:

• Defeitos na impermeabilização ou inexistência da mesma; • Fissuração, deformação ou assentamentos da obra que provocam anomalias na própria impermeabilização. Esta instabilidade da infra-estrutura tem origem na insuficiente ou falta de caracterização geotécnica, com base em sondagens ou ensaios de penetração do solo. As fissuras são devidas sobretudo aos abatimentos diferenciais das extremidades das abóbadas relativamente ao seu eixo; • Defeitos no sistema de recolha e evacuação de águas, devido à existência de obstruções no mesmo;

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4.2.1.2. A reparação do sistema de recolha de águas

A realização de trabalhos de reparação, ou de execução de novo, de um sistema de impermeabilização da plataforma, deve ser acompanhado da execução de um sistema de recolha e evacuação de águas pluviais.

A camada de impermeabilização deve ser executada de modo a que as águas se concentrem nos pontos mais baixos, onde se devem localizar esses dispositivos de drenagem, os quais devem ter uma grande permeabilidade, impedindo que sejam colmatados pelas partículas do aterro, através da utilização de geotêxtil envolvendo o dreno.

4.2.2. A reparação de pontes metálicas

No caso das pontes metálicas, é ainda mais pertinente a realização de uma análise prévia das causas e da natureza das anomalias, antes de se decidir sobre a reparação ou substituição do elementos que estão avariados, podendo nalguns casos colocar-se até a questão da substituição da própria ponte.

Em pontes com elementos fixos por rebites, em que os materiais não estejam convenientemente identificados será necessário proceder à determinação prévia das características dos metais por meio de ensaios de laboratório. No caso de metais com reduzida ductilidade terá que haver cuidados especiais ao retirar os rebites.

Quando aparecem fissuras, as mesmas só devem ser reparadas, com utilização de chapa cobre- juntas, após ter a garantia de que as fissuras estão estabilizadas, procedendo-se à abertura de furos, que devem ter um diâmetro de pelos menos 20 mm. Essas chapas podem ser ligadas por rebites ou por parafusos de alta resistência

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4.2.3. A reparação de pontes em betão armado pré - esforçado

As causas das anomalias neste tipo de pontes têm origem sobretudo em erros de concepção e defeitos de execução, utilização de materiais de construção não adequados ou a combinação de vários destes factores.

A maior parte dos defeitos têm origem na má execução dos trabalhos ou na deficiente fiscalização dos mesmos. Mas, também há casos de defeitos com origem em erros de concepção.

Podemos considerar como causa secundária de deterioração a utilização de materiais de construção não apropriados.

No sentido de assegurar uma melhoria da qualidade destas obras devem ser seguidas as seguintes recomendações:

• Dimensionamento das obras com elevada percentagem de pré-esforço; • Execução cuidadosa das ancoragens e dos acoplamentos; • Verificação do recobrimento das armaduras, utilizando métodos apropriados, antes e depois das betonagens; • Controle de qualidade, com registos das operações de tensionamento dos cabos de pré- esforço, das caldas de injecção e da injecção das bainhas; • Fiscalização dos trabalhos por pessoal com formação e experiência adequada; • Formação contínua dos engenheiros projectistas e dos engenheiros das empresas que aplicam o pré-esforço.

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4.2.4. O reposicionamento de aparelhos de apoio num pilar da Ponte Ferroviária de S. João

Figura 4.1 - Aparelhos de apoio do Pilar E7 da Ponte S João (Janeiro 2007)

O apoio do pilar PE 7, do viaduto da margem esquerda da Ponte S. João, o último antes do Encontro Esquerdo é realizado através de três aparelhos de apoio do tipo “pêndulo”, o qual é constituído por dois sectores circulares opostos ligados por um troço rectangular (figuras 4.1 e 4.2)

Figura 4.2 - Aparelho de apoio móvel do pilar E7 – Alçado lateral

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Cerca de um ano e meio após a última betonagem do tabuleiro da ponte, correspondente ao fecho central, ou seja apenas seis meses após a entrada em serviço da Ponte, no Inverno de 1991, estes “pêndulos” apresentavam inclinações muito acentuadas, atingindo já grande parte da sua capacidade de deslocamento, no sentido do encurtamento do tabuleiro.

O valor máximo admitido de deslocamento é de ± 17,4 cm, tendo-se medido na altura um valor de – 12,2 cm e estimando-se que o mesmo tivesse mesmo atingido o valor de – 13,2 cm, para uma temperatura média no betão de 3,5 º C.

A ocorrência de temperaturas uniformes mínimas de 0 º C, associada ao comportamento reológico do betão, devido aos fenómenos da fluência e da retracção do betão, que iria continuar nos anos seguintes, ampliando significativamente os deslocamentos no sentido do encurtamento, foi um alerta para o facto de ser previsível atingir a breve prazo o deslocamento máximo admissível dos “pêndulos”.

Face a esta situação, tornava-se necessário proceder a curto prazo ao reposicionamento do “pêndulo”, tendo sido estudado pelo LNEC, esse novo reposicionamento, (Castanheta, Mário, 1992).

Esse estudo estimou, que os efeitos diferidos, ainda pudessem provocar, por encurtamento a muito longo prazo, um deslocamento da secção de apoio entre 6 e 10 cm, considerando-se contudo como mais provável um deslocamento de 8 cm, sendo na altura previsível, que 60 % desse deslocamento ocorresse nos 10 anos seguintes.

Foi feita uma previsão sobre a evolução dos deslocamentos deste apoio, a partir das observações da posição do pêndulo e da correspondente temperatura média do tabuleiro, registada num dia em que foi atingida a posição de 6,5 cm, para uma temperatura média de 18 º C. De referir, que esta temperatura foi obtida com base nas medições efectuadas em 73 pares termoeléctricos, que foram instalados no interior de quatro secções do tabuleiro, durante a sua construção.

O LNEC considerou conveniente efectuar um reposicionamento do pilar deslocando-o cerca de 10 a 12 cm.

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4.2.4.1. Sistema de Execução

O objectivo foi levantar ligeiramente o tabuleiro sobre o pilar E7, cerca de 1.00 cm, de modo a possibilitar a retirada da peça intermédia do aparelho de apoio (pêndulo propriamente dito) e reposicionar a platina superior do aparelho.

O levantamento do tabuleiro, foi efectuado aproveitando as consolas de betão existentes no pilar, que foram utilizadas para apoio do cimbre móvel aquando da construção. No entanto, dada a necessidade de actuar com os macacos apenas na zona imediatamente sob as três almas do tabuleiro, foi utilizada uma estrutura metálica auxiliar, (figura 4.3), que vencendo o vão entre as duas consolas permitiu posicionar os macacos directamente sob a alma central.

O sistema consistiu na utilização de duas baterias de 10 macacos hidráulicos de 140 toneladas, cada, uma de cada lado do pilar. Estas baterias, colocadas sobre uma estrutura metálica auxiliar, foram sub-divididas em dois grupos de três macacos e um grupo de quatro, que ficou sob a alma central. Entre os êmbolos dos macacos e o tabuleiro, foi instalado um perfil metálico que funcionou como elemento de rigidez adicional e auxiliar de degradação da carga, de modo a baixar as tensões directamente transmitidas ao betão do tabuleiro.

Chegou a ser admitida a hipótese de efectuar as operações de reposicionamento em simultâneo com a circulação dos comboios. Essa hipótese foi abandonada, dado que implicava um aumento da reacção no apoio de cerca de 26 %, mesmo admitindo a circulação apenas numa das vias. Para além do aumento da reacção, verificava-se a impossibilidade de calçar provisoriamente o viaduto, dado que a zona directamente sob as almas estava ocupada pelos aparelhos de apoio e a carlinga não tem capacidade de carga suficiente para permitir um apoio no seu meio vão. Foi necessário executar o trabalho em período de interdição nocturna de circulação, com faseamento das várias operações.

Na determinação da reacção de apoio do tabuleiro sobre o pilar E7, foi considerado o peso próprio das secções de betão armado pré-esforçado, o peso do betão poroso (ocupa o espaço entre a face superior do banzo e as vigas - longarinas que suportam os carris) e o efeito hiperstático

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias correspondente ao levantamento em 1 cm do tabuleiro. A reacção máxima calculada foi de 23.284 kN.

Embora o tabuleiro apresente uma rigidez transversal bastante elevada, garantindo uma transmissão uniforme da carga sobre cada macaco, dado que era previsível, pela sua localização, um ligeiro acréscimo de reacção nos macacos centrais, foi admitido do lado da segurança que o mesmo era da ordem dos 10 %. Foi admitida uma força em cada macaco lateral de 1230 KN e nos macacos centrais de 1070 KN.

A estrutura de apoio era constituída por um perfil HEB 400 directamente apoiado sobre as consolas de betão, mas na parte central entre consolas formava uma asna metálica, com 1,50 m de distância entre as cordas. Todas as barras da asna são também em perfil HEB 400. Nas zonas junto dos apoios, onde existiam problemas de esforço transverso, o perfil base foi reforçado com chapas de alma.

Figura 4.3 – Estrutura de apoio para levantamento do tabuleiro. Macacos laterais

4.2.4.2. Metodologia de Execução adoptada

Face à elevada densidade de armaduras do tabuleiro, a furacão para a nova platina superior, teve que ser realizada antes da operação de levantamento do tabuleiro, de modo a retirar esta tarefa do caminho crítico da intervenção. De modo a aproveitar uma das fiadas de pernos já existentes,

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias tornou-se aconselhável optar por um valor de deslocamento tão elevado quanto possível, nunca menor que 11 cm, tendo-se optado, por um deslocamento de 12 cm, o valor máximo sugerido no parecer do LNEC.

No sentido de efectuar a operação principal num único período de interdição, foram fabricadas previamente as três platinas superiores, de maiores dimensões para aproveitar umas das fiadas de furacões existentes. O aproveitamento das platinas existentes, implicava uma interdição estimada de 24 horas seguidas, que não era compatível com as interdições que podiam na altura ser concedidas em período de interdição nocturna, que eram de 7 horas num sábado.

Foi a seguinte a sequência de operações: i) Antes da Interdição

1 – Montagem de um andaime na zona do pilar, para acesso de pessoal e equipamento; 2 – Marcação da nova furacão exterior à platina existente; 3 – Furacão para as novas fixações do lado do encontro; 4 – Ligação dos pêndulos entre si através de perfilados metálicos transversais aparafusados aos mesmos; 5 – Posicionamento das vigas metálicas de apoio aos macacos hidráulicos em cima das consolas de betão existentes; 6 – Colocação dos perfis de rigidez em cima de uns calços previamente colocados sobre as vigas metálicas; 7– Elevação, através de dois macacos hidráulicos, dos perfis de rigidez até à face inferior do tabuleiro; 8 – Colocação dos cilindros metálicos de 140 toneladas em cima das vigas e ajuste dos mesmos; 9 – Montagem de um sistema de segurança e controle da rotação dos pêndulos para a posição horizontal (figura 4.4);

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

Figura 4.4 - Sistema de segurança e controle de movimentação dos pêndulos

ii) Durante o período de interdição nocturna

1 – Elevação do tabuleiro cerca de 10 mm e rotação dos pêndulos para a posição horizontal; 2 – Colocação de um sistema de apoio às platinas superiores. 3 – Desaperto das fixações das platinas superiores; 4 – Abaixamento das platinas superiores até ficarem apoiadas no sistema referido em 2; 5 – Movimentação das platinas para fora da zona de actuação; 6 – Corte dos pernos sobrantes; 7 – Colocação das novas fixações; 8 – Elevação das novas platinas e aperto das mesmas na sua posição definitiva; 9 – Rotação dos pêndulos para a posição quase vertical e posicionamento dos mesmos de acordo com o definido; 10 – Transferência de carga dos cilindros para os pêndulos; iii) Após o período de interdição

1 - Desmontagem de todo o sistema

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4.3. A Reabilitação e Reforço de pontes

Os trabalhos de reforço destinam-se essencialmente ao aumento sobre as linhas existentes de:

• Cargas por eixo no tráfego de mercadorias; • Velocidade tanto no tráfego de mercadorias como no tráfego de passageiros.

No primeiro caso torna-se necessário aumentar a capacidade resistente da obra, enquanto que no segundo caso é muitas vezes necessário um alargamento da obra.

Em regra apenas as pontes metálicas antigas colocam problemas relativamente às cargas admissíveis, dado que as novas pontes metálicas, as pontes de betão armado e de betão armado pré-esforçado, de concepção recente, já foram calculadas para os esquemas de carga que se utilizam actualmente.

Alguns trabalhos de reforço:

• O pavimento das pontes em alvenaria pode ser reforçada através da execução de novas lajes em betão e/ou reforço dos muros tímpanos; • Os tabuleiros pré-esforçados podem ser reforçados através da instalação de pré-esforço adicional; • Os tabuleiros metálicos podem ser reforçados através da substituição dos elementos mais fracos da estrutura, aumento da rigidez de partes da estrutura insuficientes do ponto de vista da flambeamento e através da aplicação de elementos suplementares; • Os muros e encontros podem ser reforçados por ancoragens ao terreno, injecção de solos, e transferência de cargas para micro-estacas; • Execução de reforços em betão envolvendo as fundações existentes, ou de ensecadeiras, para proteger e aumentar o encastramento das fundações em zona aquática; as zonas na proximidade destas fundações podem ser protegidas e estabilizadas por enrocamentos, gabiões ou colchões drenantes.

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4.3.1. O Alargamento da Ponte sobre o rio Ferreira

Figura 4.5 - Ponte antiga sobre o Rio Ferreira, após o alargamento (Via Descendente)

Trata-se de uma ponte situada ao km 18,000 da Linha do Douro, (figura 4.5), constituída por encontros em alvenaria de pedra, cada um com dois arcos e extensão de 36 m e um tabuleiro central metálico, (vão de 30,47 m), tipo “viga rótula” com 3,010 m de altura, construída em 1925, tendo sido objecto de reforço estrutural em 1967. Em planta a ponte está inserida num traçado curvo, e em perfil contém uma curva côncava (figura 4.6).

Figura 4.6 - Projecto de alagamento da Ponte sobre o rio Ferreira

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Em 1999, no âmbito do empreendimento de duplicação e electrificação do troço Valongo – Cete, da Linha do Douro, esta ponte foi objecto de alargamento, tendo em vista a sua adaptação ao perfil de via regulamentar, com a largura de 4,30 m para a composição ferroviária e passeios laterais de 1,20 m.

A partir de 1999, deixou de ser via única, passando a funcionar apenas como via descendente, dado que foi construída uma nova ponte para servir a via ascendente.

Foi efectuado um estudo geotécnico na zona da Ponte, tendo sido realizada uma campanha de sondagem à rotação, ensaios de penetrómetro dinâmico ligeiro (PDL) e ainda de prospecção sísmica.

O ensaio de prospecção sísmica confirmou a existência do maciço de fundação e a inexistência de grutas que eventualmente pudessem ter resultado da exploração da pedreira que existiu na proximidade da zona da obra e que poderiam pôr em causa a segurança dos montantes da obra.

Foi verificada a capacidade resistente da obra à nova velocidade de circulação, tendo sido consideradas as cargas regulamentares preconizadas pelo RSA e algumas das prescrições da UIC.

4.3.1.1. Concepção das estruturas

O alargamento dos passeios na zona dos arcos de alvenaria, foi realizado com um tabuleiro em laje vigada, com lajes em consola constituindo passeios.

O novo tabuleiro foi ligado aos tímpanos dos arcos através de ferrolhos (2 diâmetros de 20 mm, com 1,00 m espaçados de 0,50 m), selados na com argamassa epoxídica na alvenaria (figura 4.7).

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Figura 4.7 - Corte esquemático do novo tabuleiro em betão armado na zona dos arcos de alvenaria

Na zona da treliça metálica, (figura 4.8), foram aproveitados os elementos existentes, tendo sido introduzidos novos elementos em aço, Fe 360, para materializar o novos passeios, com a largura de 1,70 m, em lugar dos antigos estreitos passadiços.

Figura 4.8 - Alargamento dos passeios no tabuleiro metálico

4.3.1.2. Critérios de dimensionamento

As estruturas de betão armado foram verificadas aos Estados Limites Últimos e de Utilização, de acordo com o REBAP.

Os novos elementos em aço foram verificados aos Estados Limites Últimos de tracção, compressão e encurvadura, de acordo com o Eurocódigo 3.

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O tabuleiro metálico existente foi verificado aos Estados Limites Últimos de Tracção, compressão, encurvadura, flexão e instabilidade por flexão e torção e à fadiga de acordo com Eurocódigo 3. Todas as ligações foram verificadas ao corte simples ou múltiplo. As ligações pré-esforçadas foram também verificadas ao arrancamento.

4.3.1.3. Impermeabilização e drenagem

A impermeabilização do tabuleiro foi realizada em três camadas de acordo com seguinte esquema: • Emulsão betuminosa; • Tela asfáltica armada colada a quente; • Betuminoso com 30 mm de espessura.

A drenagem dos tabuleiros de betão armado foi materializada por pendentes transversais adequadas e drenos de manilha furada na direcção longitudinal e na zona de intradorso da curva. Esta manilha furada tem tubos de descarga, em PVC de diâmetro de 100 mm, que drenam as águas para o exterior.

As caixas existentes nos passeios têm pendente no fundo e estão ligadas ao dreno longitudinal por tubos em PVC de diâmetro 50 mm, espaçadas de 20 m.

4.3.2. Estabilização e Recuperação de duas Passagens Superiores Rodoviárias

Figura 4.9 – Passagem superior ao km 9,078 da Linha Figura 4.10 - Passagem superior ao km 14,300 da de Leixões, antes da recuperação. Linha de Leixões, antes da recuperação

Uma das passagens superiores situa-se ao km 9,078 da Linha de Leixões, (figura 4.9) que é uma via férrea dedicada apenas a tráfego de mercadorias, que foi objecto entre 1995 e 1997 de

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias trabalhos de renovação integral da via (substituição de carris e travessas), e de obras de melhoramento de drenagem da plataforma da via, de estabilização de taludes e de electrificação da via.

Figura 4.11 - P.S. km 9.300 da Linha de Leixões Figura 4.12 – Idem, num pilar. Armaduras a descoberto, com corrosão em viga e pilar.

Trata-se de uma obra de arte de três vãos, em laje vigada, pilares em betão armado e encontros em alvenaria de granito. As vigas (figura 4.11), apresentavam algumas zonas com delaminação do betão, em consequência da expansão das armaduras, num processo de oxidação antigo, que foi agravado pelo escorrimento das águas pluviais e também pelos compostos sulfurosos dos fumos das locomotivas de tracção a vapor.

Figura 4.13 – P.S. ao km 14,300 da Linha de Leixões. Figura 4.14 – Idem Armaduras de viga com corrosão.

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

A outra obra de arte localizada ao km 14,300, (figura 4.10), com um único vão, tem um tabuleiro em laje vigada e encontros em alvenaria aparelhada de granito. Algumas das vigas (figuras 4.13 e 4.14), apresentavam também delaminação do betão e exposição parcial de armaduras.

Na execução do trabalho foi seguida a seguinte metodologia:

• Montagem de andaime; • Levantamento da localização e identificação das zonas a reparar; • Saneamento dessas zonas através de demolição e posterior remoção, do betão deteriorado; • Limpeza das armaduras e da superfície do betão com jacto de areia húmida; • Substituição das armaduras que apresentem grau elevado de corrosão. Os estribos a substituir serão empalmados nas faces visíveis das vigas; • Barramento das armaduras e da superfície de betão que funcionará como inibidor de corrosão e como aditivo de colagem do betão. Foi utilizado o “Monotop 610” da SIKA, que para além do referido provoca um efeito de barreira contra a penetração da água e dos cloretos; • Projecção de betão aditivado, numa espessura média de 6 cm. O aditivo utilizado foi o Sikacrete P, também da SIKA. É um aditivo mineral que associa sílica de fumo a superplastificantes e causa menor perda de ligante na projecção do betão, conferindo um carácter isolante ao mesmo;

A execução de instalações de tracção fixa nesta linha, em que a maior parte das obras de arte com várias décadas de idade, não tinham altura útil necessária para essa instalação, obrigou ao rebaixamento da plataforma, atingindo um máximo de 1,00 m. Aproveitando o facto dessa plataforma ter espaço para duas vias, esses trabalhos de rebaixamento foram realizados em duas fases, para não interromper a circulação ferroviária.

Numa primeira fase foi realizada a escavação da zona livre da plataforma. e em sequência instalada uma via férrea provisória, por onde se passaram a fazer os movimentos de comboios. Em segunda fase procedeu-se à retirada da via existente, escavação e colocação do novo balastro, travessas e carris.

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Figura 4.15 - P.S. ao km 9,078 da Linha de Leixões, Figura 4.16 – Idem durante os trabalhos de reabilitação

Aproveitando este faseamento dos trabalhos ferroviários, a execução dos trabalhos de reabilitação foi também realizada em duas fases, sendo executada em cada fase o tratamento completo de metade da obra de arte. A obra foi executada por uma única equipa e teve uma duração global de 12 semanas, ou seja “cada metade” da obra teve uma duração de 3 semanas.

Figura 4.17 – Passagem superior rodoviária ao km 14,300 Figura 4.18 - Passagem superior rodoviária ao km da Linha de Leixões, durante os trabalhos de 14,300 da Linha de Leixões – 2 ª fase reabilitação dos trabalhos de reabilitação

Dado que o rebaixamento da via, implicou a escavação junto à fundação, cerca de 1,00 m abaixo do nível existente, dos muros de testa no caso da PSR ao km 14,300, ou da sapata corrida dos pilares, no caso da PSR ao km 9,078, foi necessário proceder ao recalçamento dessas fundações.

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Figura 4.19 – Desenho de pormenor da Protecção das sapatas das Passagens Superiores (Projecto do Gabinete de Estudos e Geotecnia, Lda.)

Foi executada, uma malha de pregagens, tipo Dywidag R25N, com protecção contra a corrosão, com comprimento médio de 3,0 m, e inclinação de 15º, constituindo duas linhas afastadas na horizontal de 1,5 m, seladas com calda de cimento. Contra esses muros de alvenaria ou de betão, foi betonado um murete com cerca de 0,20 m de espessura, que constitui um dos lados da valeta de drenagem da plataforma da via, (figura 4.19).

Figura 4.20 – P.S. ao km 9.078 da Linha de Leixões. Figura 4.21 – P.S. ao km 14.300.Obra já reabilitada. Obra já reabilitada.

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4.3.3 - Beneficiação do Viaduto do Rego Lameiro

Figura 4.22 – Corte Longitudinal do Antigo Viaduto Rego Lameiro, ao km 0,489 da Linha do Minho (Desenho elaborado com base no projecto original)

Trata-se de dois viadutos em alvenaria aparelhada de granito, com cinco arcos, encostados um ao outro, aparentando ser uma única obra e situação ao km 0,489 da Linha do Minho, na proximidade da Estação de Campanha, (figuras 4.22 e 4.23).

Figura 4.23 – Alçado Sul do Viaduto do Rego Lameiro já com o novo viaduto em betão armado (Projecto do Professor Edgar Cardoso)

A construção da Ponte S. João, implicou relativamente aos acessos do lado do Porto a construção de um viaduto paralelo e também encostado a essas estruturas antigas, por forma a permitir através de aparelhos de mudança de via, a ligação ferroviária entre a nova via dupla entre Porto e Gaia e a Linha do Minho, no troço Estação de S. Bento/Estação de Campanha.

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Figura 4.24 – Construção do novo viaduto em betão armado pré-esforçado

O facto desse viaduto de alvenaria receber no seu alçado sul a estrutura do novo viaduto, (figura 4.24) ou seja a laje resistente, a cota mais elevada e ainda uma das fiadas de pilares de betão armado que ficam encostados às nascenças dos arcos, fez com que o mesmo tivesse que ser objecto de obras de reabilitação e beneficiação.

Figura 4.25– Andaime de inspecção ao viaduto do Rego Figura 4.26– Aspecto do viaduto do Rego Lameiro, Lameiro. Inicio da construção do novo antes dos trabalhos de beneficiação viaduto

Na posse dos desenhos existentes do projecto destes dois viadutos, a fiscalização do empreendimento da Ponte S. João e Acessos, fez um levantamento da geometria destas obras e da localização e identificação das patologias, (figura 4.27) tendo para o efeito sido montado um andaime para inspecção (figura 4.25).

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Figura 4.27 – Desenho de levantamento das patologias Figura 4.28 – Aspecto das alvenarias dos viadutos existentes nos viadutos. A junta entre as antes das obras de beneficiação. duas obras, neste pilar atingia no fecho 4 cm de abertura.

Foram levadas a efeito também inspecções visuais que permitiram verificar nomeadamente a existência de uma junta entre as duas obras, que cresce de baixo para cima atingindo no fecho 2 a 4 cm de abertura, confirmando que as duas obras “desencostaram”, sinal de que as fundações sofreram pequenos assentamentos.

Verificou-se também que as juntas entre as pedras estavam mal preenchidas de argamassa, aparecendo no seu interior até lascas de lousa. As superfícies dos tímpanos das abóbadas de alvenaria encontravam-se desligadas destas e até levantadas em extensas zonas cerca de 1 cm. Esta patologia era uma consequência das forças geradas nessas juntas ao longo do tempo, provocadas pelas raízes de arbustos que aí se foram desenvolvendo.

Tendo por base esse levantamento e as inspecções visuais efectuadas pela equipa projectista, foi elaborado o projecto de reforço e beneficiação (Cardoso, Edgar,1986), que teve em consideração as novas condições de utilização do viaduto, devido às maiores cargas permanentes, em consequência do aumento da altura da rasante e às novas sobrecargas ferroviárias, superiores às que tinham sido consideradas aquando da sua construção, um século atrás.

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Este projecto contemplou não só o reforço das fundações mas, também a beneficiação da superestrutura, bem como o alargamento da plataforma através da construção de uma laje sobre os mesmos.

Foram desenvolvidos sequencialmente os seguintes trabalhos:

• Abertura de poços para reforço das fundações dos pilares e dos encontros;

• Enchimento de poços de fundação com betão B225, ligeiramente armado, encastrados no bed-rock, em degraus no caso de a rocha se apresentar inclinada na zona de encastramento da rocha;

• Execução de cintagens de betão armado (B300) ao nível dos embasamentos dos pilares e das nascenças das abóbadas, bem como cintagens em U aos mesmos níveis, nos encontros, de modo a unir e travar as estruturas dos dois viadutos. Previamente à betonagem, as superfícies de alvenaria foram limpas e saneadas e as juntas alegradas e refechadas (figuras 4.29 e 4.30);

Figura 4.29 – Execução dos trabalhos de embasamento dos Figura 4.30 – Pilar do viaduto após a execução pilares dos viadutos dos trabalhos de reforço

• Execução de pilares de betão armado na continuação do reforço das fundações e dos embasamentos dos pilares e dos encontros, devidamente “pregados” às alvenarias;

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• Execução de dormentes de betão armado, ao longo do coroamento dos muros tímpano e de avenida, para apoio da estrutura do novo viaduto em betão armado e para apoio da consola de alargamento do lado oposto;

• Execução de uma consola de betão armado, ao longo do muro de tímpano e dos muros de avenida da face norte, para alargamento da plataforma, de modo a conter o canalete de infraestruturas de sinalização e telecomunicações e o passeio de serviço;

• Alegramento das juntas de alvenaria aparelhadas, (figura 4.31), na profundidade de 0.10 m, em todas as superfícies vistas dos pilares e dos encontros e seu refechamento com argamassa de 600 kg de cimento, por m³ de areia, com excepção das juntas horizontais de intradorso das abóbadas e da junta na ligação dos tímpanos ao extradorso das abóbadas;

Figura 4.31 – Desenho de pormenor do tratamento das juntas da alvenaria

• Execução de atirantamento das abóbadas pelo seu intradorso consistindo na introdução em cada junta horizontal (equidistantes cerca de 0,40 m) de 3Ø12 de aço A 400 N.

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Previamente as juntas foram alegradas na espessura de cerca de 20 mm e na profundidade de 0,10 m. As juntas foram alegradas, lavadas parcialmente e refechadas na profundidade de 3 a 5 cm, sendo posteriormente colocados os varões, que foram previamente pintados com resina epóxica, sendo acabadas de refechar e atacadas com argamassa de 1000 kg de cimento por m³ de areia;

Figura 4.32 – Desenho de pormenor de tratamento da juntas entre os tímpano e a abóbada

• Alegramento da junta entre a parede dos tímpanos e o extradorso das abóbadas na profundidade correspondente ao vazio e num mínimo de 0,30 m, seguindo-se a lavagem, refechamento e atacamento com argamassa de 1000 kg de cimento por m³ de areia. Os alegramentos, refechamentos e atacamentos eram feitos por trechos da ordem de 1,00 m, distanciados também no mínimo de 1,00 m. Só se procedia ao trabalho entre os trechos executados depois destes já terem a argamssa dura;

• Alegramento, refechamento e atacamento da junta entre os dois viadutos. A junta era alegrada na sua maior profundidade possível, não inferior á altura das aduelas, cerca de 0,65 m. Após a mesma ser alegrada e saneada era pintada com resina epóxica, imediatamente antes do seu refechamento e atacamento, executados por trechos em altura. Este refechamento era realizado por injecção;

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Figura 4.33 – Pormenor da ligação do novo viaduto de betão armado, ao viaduto de alvenaria

• Execução do apoio da laje do novo viaduto no dormente da face sul, (figura 4.33), sobre uma chapa de chumbo ao longo de todo o comprimento, com uma espessura de 20 mm por 70 m de largura, com aglomerado de cortiça. O apoio foi travado com 5 Ø 32 sobre cada reforço vertical;

• Suspensão das vias existentes utilizando pontaletes de sustentação de betão, colocados entre travessas, com a secção de 0.25 x 0.50 e altura de 0.75 m para ter em consideração o alteamento definitivo final.

• Execução de laje tirante entre dormentes dos viadutos, em betão armado sobre um massame que serve de molde fundo, executado sobre o próprio balastro.

• Criação de pendentes adequadas sobre a laje – tirante, utilizando argamassa de cimento e areia, e introdução de tubagem de drenagem e respectivos ralos.

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• Colocação de novas travessas, de balastro e de novas fixações dos carris;

• Levantamento das vias e ripagens necessárias para materializar o traçado definitivo em planimetria e altimetria;

• Instalação dos novos postes de catenária e retirada dos existentes;

• Instalação de nova guarda do lado norte, metálica do mesmo tipo da instalada no novo viaduto;

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5. ANÁLISE DE CUSTOS AO LONGO DO CICLO DE VIDA

5.1. Introdução

Enquanto os princípios básicos da análise de custos ao longo do ciclo de vida foram desenvolvidos durante mais de 100 anos, a utilização sistemática de uma abordagem da análise dos custos de ciclo de vida de pontes, pavimentos e pontes, apareceu nos Estados Unidos da América apenas nos últimos 30 anos.

Nos Estados Unidos, a lei referente à eficiência dos transportes intermodais de superfície, de 1991, (Intermodal Surface Transportation Efficiency Act of 1991 (ISTEA)) exige que sejam considerados os custos do ciclo de vida na elaboração dos projectos de pontes, túneis e pavimentos.

Embora a análise benefício - custo seja ainda excepção na maioria dos projectos de pontes nos USA, o uso da análise de ciclo de vida e de comparação benefício - custo é encorajada, sobretudo nos grandes projectos.

Actualmente a administração federal norte americana das auto estradas, FHWA, exige que seja considerada a análise de ciclo de vida, no caso de estudos pedidos pelo Congresso dos USA, geralmente quando se pretende definir “corredores” para auto-estradas que têm pontes.

Entende-se que vida útil é o período de tempo, no qual a estrutura tem condições para desempenhar as funções para as quais foi projectada.

Nas estruturas de betão estrutural, no caso da deterioração das estruturas por corrosão, podem-se distinguir três períodos de tempo:

• A vida útil de projecto, que é o período de tempo que vai até à despassivação das armaduras; • A Vida útil de serviço ou de utilização, que é o período de tempo que vai até ao momento em que aparecem manchas na superfície do betão, ou ocorrem fissuras no betão de recobrimento, ou ainda quando há destacamento do betão de recobrimento;

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

• Vida útil última ou total, que é o período de tempo que vai até à ruptura e colapso parcial ou total da estrutura, correspondendo ao período de tempo em que há uma redução significativa da secção resistente da armadura ou uma perda da aderência armadura/betão.

As pontes são investimentos de longo prazo, as obras de arte são dimensionadas para uma vida útil de pelo menos 50 anos, sendo cada vez mais frequente a consideração de 75 anos. Em França admite-se que o tempo de vida útil de uma ponte seja de 100 anos. Na Grã-bretanha fixam-se prazos de duração de 120 anos.

No caso de pontes de grande envergadura, é cada mais frequente exigir períodos de vida útil de 100, 120 ou 150 anos, pelo que os custos da manutenção de rotina e periódica, de reabilitação e de substituição adquirem cada vez maior importância no contexto das decisões de investimentos nestas infra estruturas.

Segundo (NCHRP, 2003), o custo do ciclo de vida pode ser expresso pela seguinte expressão:

CCV = CP + CC + CM + CR + CU + CRS

Em que CCV = Custo de Ciclo de Vida, CP = Custo de Projecto, CM = Custo de Construção, CR = Custo de Reabilitação, CU = Custo de uso CRS= Custo residual

A análise de custos de ciclo de vida é usada para optimização temporal das intervenções nas pontes, e segundo Mohammadi et al. citado em (NCHRP, 2003) um único parâmetro pode ser usado para quantificar o respectivo processo de decisão, IV, índice de valor da ponte:

IV = F (a,c,t)

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

Em que IV = Índice do valor da ponte, F = Função objectivo, a = valor da avaliação da ponte em termos de estado de conservação, c = custos, t = tempo de vida útil esperado para a ponte.

A forma proposta para F é:

IV = a *t/c = As /c

Em que As = Área sob a curva de deterioração da ponte

5.2. Aspectos que condicionam a análise de custos ao longo do ciclo de vida da ponte

Para conduzir uma análise de custos ao longo do ciclo de vida, torna-se necessário ter experiência profissional de utilização de princípios económicos, estar familiarizado com as técnicas de reparação de pontes e com os respectivos custos, ter acesso a uma base de dados de preços, conhecer as alternativas mais prováveis que podem ser seguidas no desenvolvimento das reparações e ter um bom conhecimento do comportamento da ponte ao longo do seu tempo de vida útil.

Os custos a realizar no futuro são expressos no valor equivalente actual, ou no custo anual uniforme equivalente, usando formulas de juros compostos.

O valor do factor do pagamento simples actual (FSPP) para uma taxa de desconto i, referente a um pagamento a ocorrer no ano n, é dado pela seguinte expressão:

n FSPPn = 1 / (1+i)

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

Este factor aplica-se por exemplo na conversão do capital a investir na reabilitação e substituição de uma obra no futuro, mas em valores actuais.

Para ter em atenção a taxa de inflação, a taxa de desconto deve ser calculada utilizando a seguinte expressão:

i* = (1+ i)(1 + q)/(1+f)

Em que i* = Verdadeira taxa de desconto que incorpora o efeito da inflação, I = Taxa de desconto corrente, q = taxa de crescimento de financiamento, f = taxa esperada de inflação.

Se a taxa esperada de financiamento for igual à taxa de inflação, a taxa de desconto vem igual à taxa de desconto corrente.

As metodologias de análise incorporam incertezas, que estão relacionadas com a variação tanto dos próprios custos de reparação, como da altura em que estes vão ocorrer ao longo do tempo de análise. Esta incerteza também se verifica quando se aplicam novos materiais, cujo comportamento ao longo do tempo ainda não é conhecido, mas que se pode fazer reflectir na análise através da admissão de um maior grau de incerteza tanto no seu custo, como no próprio tempo de durabilidade admitido para esse material.

Os resultados da análise de custos ao longo do ciclo de vida são fortemente influenciados pela taxa de desconto que for considerada para o período em análise, pela localização nesse período de tempo de qualquer acção que vai ter lugar (reparação, reabilitação ou substituição) e pelo respectivo custo que lhe está associado.

5.3 – Os custos das obras objecto de estudo

A maioria das obras analisadas faziam parte de projectos globais e de empreitadas de modernização de troços de via, em que as obras de arte representavam uma pequena parte da respectiva empreitada e da qual faziam parte também trabalhos de via, (especialidade com maior

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias peso no contexto global), de execução de estruturas de suporte de terras, construção de estações e apeadeiros e trabalhos de catenária.

Com excepção das empreitadas mais recentes, caso da empreitada entre Lordelo e Guimarães na Linha de Guimarães e o Ramal de Braga, em que a proposta do custo de projecto dessas empreitadas, já apresentava o custo de projecto para cada obra de arte prevista, o custo do projecto era global, não estava discriminado por obra de arte.

Em relação aos custos da fiscalização, contratadas globalmente para toda a empreitada, também não foram apresentados custos isolados para as obras de arte.

Nestes casos o custo que imputamos ao projecto de uma dada obra de arte reflectiu a relação entre o custo total da empreitada e o custo total do projecto. O mesmo procedimento utilizamos quanto ao custo da fiscalização que reflectiu também a relação entre o custo total da empreitada e o custo total da fiscalização de todo o empreendimento.

Em uma das empreitadas, referente ao troço entre Lousado e Nine, na Linha do Minho, o mapa de trabalhos não contemplava uma listagem de trabalhos e quantidades para cada obra de arte, prevista construir nesse troço. Estavam agrupadas globalmente por natureza de atravessamento, enquanto num capítulo estavam considerados todos os trabalhos necessários à construção de todas as passagens inferiores e, noutro capítulo foram considerados os respectivos trabalhos necessários para a construção das passagens superiores.

Em relação a este último caso, os custos imputados a cada obra de arte, foram determinados proporcionalmente à área de tabuleiro da respectiva obra de arte.

Há também o caso de algumas obras que foram executadas autonomamente, fora das referidas empreitadas gerais, em que a fiscalização não foi contratada no exterior, tendo sido assegurada por técnicos do próprio dono de obra. Adoptamos como critério para determinar o respectivo custo da fiscalização, a assunção de uma percentagem do custo da empreitada semelhante à que resultou da empreitada geral que teve lugar no respectivo troço de via.

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

5.4. Comparação de custos do mesmo tipo de obra, a preços actuais

Ao compararmos custos do mesmo tipo de obra temos que ter em atenção não só os parâmetros, que permitem distinguir as obras entre si, nomeadamente, o seu comprimento e a área de tabuleiro, mas também as condições em que a mesma foi construída. Ou seja é diferente se a obra foi executada, com a via ou vias totalmente fora de serviço, ou se pelo contrário foi executada com a linha em exploração, dado que neste caso, os processos construtivos são outros e os custos são superiores.

5.4.1. Passagens Inferiores

Em relação aos custos com as passagens inferiores rodoviárias construídas no ramal de Braga, apresentamos a tabela nº 5.1. Estas obras foram construídas no âmbito de duas empreitadas, que decorreram simultaneamente, com dois empreiteiros diferentes, tendo as sete primeiras sido construídas no troço entre Nine e Tadim, e a PI 8, no troço entre Tadim e Braga. O projectista da PI 8 também não é o mesmo das restantes, o mesmo se passando com a fiscalização, que foi assegurada por empresas diferentes.

Tabela 5.1 - Custos à data da conclusão, das Passagens Inferiores Rodoviárias construídas no Ramal de Braga

ÁREA CUST. CUSTO CUSTO CUSTO CUSTO REAL DESVIO CUST.REAL VÃO OBRA CUSTO FISC. TAB. UNIT/m DE UNIT/m² PROJ. PREV.CONST. CONST. CUST.CT TOTAL (m) (m²) VÃO TABULEIRO

PI 1 4.489,00 € 161.390,06 € 239.919,04 € 48,66% 11.036,28 € 255.444,32 € 14,30 183 17.863,24 € 1.395,57 €

PI 2 4.489,00 € 890.496,81 € 888.793,32 € -0,19% 40.884,49 € 934.166,81 € 14,64 456,4 63.809,21 € 2.046,64 €

PI 3 4.489,00 € 327.947,41 € 346.655,90 € 5,70% 15.946,17 € 367.091,07 € 13,05 139,9 28.129,58 € 2.623,95 €

PI 4 4.489,00 € 199.766,43 € 222.276,54 € 11,27% 10.224,72 € 236.990,26 € 13,77 177,6 17.210,62 € 1.334,10 €

PI 5 4.489,00 € 418.839,31 € 393.969,08 € -5,94% 18.122,58 € 416.580,66 € 16,00 260,00 26.036,29 € 1.602,23 €

PI 6 4.489,00 € 215.894,33 € 217.813,66 € 0,89% 10.019,43 € 232.322,09 € 11,00 140,80 21.120,19 € 1.650,01 €

PI 7 4.489,00 € 313.989,32 € 445.186,75 € 41,78% 20.478,59 € 470.154,34 € 14,56 214 32.290,82 € 2.196,67 €

PI 8 4.239,78 € 214.661,81 € 459.999,38 € 114,29% 20.239,97 € 484.479,13 € 14,9 192,2 32.515,38 € 2.520,70 €

MÉDIA 4.457,85 € 342.873,19 € 401.826,71 € 27,06% 18.369,03 € 424.653,59 € 14,03 220,51 29.871,92 € 1.921,24 €

Verifica-se que os custos unitários/m de vão, bem como os custos unitários/m ² de tabuleiro, para passagens inferiores com vãos e áreas de tabuleiros semelhantes, não variam muito face aos valores médios encontrados.

145

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

Apresenta-se na tabela 5.2, os custos referentes às passagens inferiores agrícolas, que foram construídas também no Ramal de Braga. Apenas a que está referenciada como PIA, foi construída no âmbito da empreitada de Remodelação da Estação de Nine, enquanto que as três restantes foram executadas na empreitada do troço Nine – Tadim, com outro empreiteiro e outra fiscalização.

Tabela 5.2 – Custos, à data da conclusão, das Passagens Inferiores Agrícolas construídas no ramal de Braga

ÁREA CUST. CUSTO CUSTO CUSTO REAL DESVIO CUST.REAL VÃO OBRA CUSTO PROJ. CUSTO FISC. TAB. UNIT/m² de UNIT/m² PREV.CONST. CONST. CUST.CT TOTAL (m) (m) VÃO TABULEIRO

PIA 1.004,97 € 105.122,22 € 215.901,36 € 105,38% 15.501,72 € 232.408,05 € 12,30 148,8 18.894,96 € 1.561,57 €

PIA 1 3.990,38 € 137.568,94 € 261.223,42 € 89,89% 12.016,28 € 277.230,08 € 8,4 107,5 33.003,58 € 2.578,40 €

PIA 2 3.990,38 € 118.534,29 € 40.343,04 € -65,97% 1.855,78 € 46.189,20 € 8,4 107,5 5.498,71 € 429,59 €

PIA 3 3.990,38 € 91.636,35 € 106.197,26 € 15,89% 4.885,07 € 115.072,71 € 8,4 109,2 13.699,13 € 1.053,78 €

MÉDIA 3.244,03 € 113.215,45 € 155.916,27 € 37,72% 8.564,71 € 167.725,01 € 9,38 118,27 17.774,10 € 1.405,83 €

Os custos unitários nestas obras variam bastante, em função do tipo de fundações e da extensão dos muros ala. A PIA 1 tem muros ala com extensão superior às outras obras e fundações por estacas, o que faz elevar bastante os custos unitários.

Na tabela 5.3 apresenta-se o custo das passagens inferiores construídas na empreitada do troço Valongo – Cete, com preços à data de conclusão dessas obras.

Tabela 5.3 – Custos, à data da conclusão, das Passagens inferiores rodoviárias construídas no troço Valongo – Cete Linha do Douro

ÁREA CUSTO CUSTO CUSTO CUSTO REAL DESVIO CUSTO CUST.REAL VÃO CUST. UNIT/m OBRA TAB. UNIT/m²de PROJ. PREV.CONST. CONST. CUST.CT FISC. TOTAL (m) de VÃO (m²) TABULEIRO

PI 1 851,90 € 239.929,38 € 332.994,76 € 38,79% 5.660,91 € 339.507,57 € 14,06 176,4 24.155,64 € 1.924,76 €

PI 2 629,11 € 245.028,18 € 313.597,23 € 27,98% 5.331,15 € 319.557,49 € 13,00 211,1 24.581,35 € 1.513,63 €

PI 3 845,36 € 1.059.864,93 € 1.031.579,25 € -2,67% 17.536,85 € 1.049.961,46 € 12,40 161,2 84.674,31 € 6.513,41 €

PI 4 845,35 € 180.645,79 € 437.997,83 € 142,46% 7.445,96 € 446.289,14 € 6,10 144,3 73.162,15 € 3.092,14 €

PI 6 527,60 € 661.985,47 € 1.028.960,90 € 55,44% 17.492,33 € 1.046.980,83 € 10,09 128,9 103.764,21 € 8.122,43 €

MÉDIA 739,86 € 477.490,75 € 629.025,99 € 31,74,% 10.693,44 € 640.459,30 € 11,13 164,39 62.067,53 € 4.233,27 €

Na tabela 5.4, podem-se verificar os custos de todas as passagens inferiores agrícolas construídas no troço entre Valongo e Cete da Linha do Douro.

146

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

Tabela 5.4 – Custos, à data da conclusão, das passagens inferiores agrícolas no troço Valongo – Cete da Linha do Douro

ÁREA CUSTO CUSTO CUSTO REAL DESVIO CUST.REAL VÃO CUSTO CUSTO OBRA CUSTO FISC. TAB. PROJ. PREV.CONST. CONST. CUST.CT TOTAL (m) UNIT/m UNIT/m² (m²)

PIA 1 851,90 € 58.136,07 € 74.401,77 € 27,98% 1.264,83 € 76.518,50 € 6,00 84,9 12.753,08 € 901,28 €

PIA 2 629,11 € 56.230,76 € 54.944,95 € -2,29% 934,06 € 56.508,12 € 6,80 84,32 8.310,02 € 670,16 €

PIA 3 845,36 € 68.818,95 € 73.830,42 € 7,28% 1.255,12 € 75.930,90 € 7,36 91,27 10.316,70 € 831,94 €

PIA 4 845,35 € 46.876,96 € 46.078,75 € -1,70% 783,34 € 47.707,44 € 6,80 84,32 7.015,80 € 565,79 €

PIA 5 527,60 € 46.902,32 € 47.695,35 € 1,69% 810,82 € 49.033,77 € 6,20 76,88 7.908,67 € 637,80 €

PIA 6 2.051,55 € 60.554,05 € 179.173,41 € 195,89% 3.045,95 € 184.270,91 € 6,00 74,4 30.711,82 € 2.476,76 €

MÉDIA 958,48 € 56.253,19 € 79.354,11 € 14,11% 1.349,02 € 81.661,61 € 6,53 82,68 12.836,02 € 1.013,95 €

Na tabela 5.5 apresenta-se os custos de algumas das passagens inferiores rodoviárias construídas nos troços Cete – Penafiel e Caíde – Penafiel da Linha do Douro.

Tabela 5.5 – Custos, à data da conclusão, de algumas das passagens inferiores rodoviárias construídas nos troços Cete – Penafiel e Penafiel – Caíde da Linha do Douro

ÁREA CUSTO CUSTO CUSTO REAL DESVIO CUST.REAL VÃO CUST. CUSTO OBRA CUSTO FISC. TAB. PROJ. PREV.CONST. CONST. CUST.CT TOTAL (m) UNIT/m UNIT/m² (m2)

PI 2 9.257,40 € 130.705,90 € 349.335,99 € 167,27% 20.156,69 € 378.750,08 € 6,04 149,1 62.706,97 € 2.539,73 €

PI 3 25.048,21 € 727.494,77 € 945.215,57 € 29,93% 54.538,93 € 1.024.802,71 € 11,00 195,4 93.163,88 € 5.245,71 €

PI 4 20.443,57 € 558.759,00 € 771.455,42 € 38,07% 43.972,96 € 835.871,95 € 11,40 142,3 73.322,10 € 5.875,25 €

PI 6 13.432,98 € 180.645,79 € 506.905,06 € 180,61% 28.893,59 € 549.231,63 € 12,00 148,8 45.769,30 € 3.691,07 €

PI 7 15.411,95 € 235.701,51 € 581.583,15 € 146,75% 33.150,24 € 630.145,34 € 12,80 172,3 49.230,10 € 3.656,41 €

MÉDIA 16.718,82 € 366.661,39 € 630.899,04 € 72,07% 36.142,48 € 683.760,34 € 10,65 161,58 64.838,47 € 4.201,64 €

Comparando a tabela de custos das passagens inferiores rodoviárias construídas no troço Valongo – Cete, que ficaram concluídas em 1999, com o mesmo tipo de obra, mas nos troços Cete – Penafiel e Penafiel – Caíde da mesma linha, concluídos em 2002, verifica-se um aumento nas parcelas dos custos de projecto e da fiscalização, sendo mais evidente esta última.

Dado que as obras do Ramal de Braga foram construídas com interrupção total da exploração ferroviária, enquanto que as obras da Linha do Douro, foram executadas com a exploração de uma via férrea única, considerou-se que teria interesse comparar entre si os custos das obras executadas nestas duas linhas.

147

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

Deste modo os custos das obras do ramal de Braga e das obras da Linha do Douro, foram actualizados para 2007, fazendo reflectir as taxas de inflação sobre o período que vai entre a conclusão das obras e o corrente ano, de modo a poder comparar a preços actualizados os custos das respectivas obras.

O gráfico da figura 5.1, demonstra que a execução de uma passagem inferior rodoviária para via dupla, com uma das vias em serviço, tem um custo unitário por m², que varia entre cerca de 2,2 a 2,5 vezes mais o custo de uma obra construída num canal ferroviário sem exploração, como foi o caso do ramal de Braga.

90.000,00 € 79.937,31 € 80.000,00 € 71.353,92 € 70.000,00 €

60.000,00 €

50.000,00 € custo/m

40.000,00 € custo/m² 33.699,96 €

30.000,00 €

20.000,00 €

10.000,00 € 5.412,14 € 4.703,05 € 2.144,17 € 0,00 € Ramal de Braga L.Douro Valongo L. Douro Cete - - Cete Penafiel

Figura 5.1 – Comparação de custos de passagens inferiores rodoviárias, a preços actuais.

5.4.2. Passagens superiores

Com a tabela 5.6, apresenta-se os custos com a construção de algumas passagens superiores rodoviárias no troço Penafiel – Caíde, da Linha do Douro.

148

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

Tabela 5.6 – Custos, à data da conclusão, de algumas das passagens superiores rodoviárias construídas no troço Penafiel – Caíde da Linha do Douro

ÁREA CUSTO CUSTO CUSTO REAL DESVIO CUST.REAL COMP. CUST. CUSTO OBRA CUSTO FISC. TAB. PROJ. PREV.CONST. CONST. CUST.CT TOTAL (m) UNIT/m UNIT/m² (m²)

PS 3 5.673,39 € 107.945,87 € 244.542,54 € 126,54% 20.156,69 € 270.372,62 € 20,17 250 13.404,69 € 1.081,49 €

PS 4 9.784,07 € 141.702,46 € 421.727,10 € 197,61% 24.038,44 € 455.549,61 € 22,00 250,8 20.706,80 € 1.816,39 €

PS 5 5.680,33 € 138.454,90 € 244.841,77 € 76,84% 18.951,88 € 269.473,98 € 22,00 313,5 12.248,82 € 859,57 €

PS 6 7.713,75 € 519.626,37 € 332.489,13 € -36,01% 18.951,88 € 359.154,76 € 22,67 370,7 15.842,73 € 968,83 €

MÉDIA 7.212,89 € 226.932,40 € 310.900,14 € 37,00% 20.524,72 € 338.637,74 € 21,71 296,25 15.550,76 € 1.181,57 €

Na tabela 5.7 apresenta-se os custos com a construção das passagens superiores rodoviárias do Ramal de Braga.

Tabela 5.7 – Custos, à data da conclusão, das passagens superiores rodoviárias construídas no ramal de Braga

CUSTO CUSTO CUSTO REAL DESVIO CUSTO CUST.REAL COMP ÁREA CUST. CUSTO OBRA PROJ. PREV.CONST. CONST. CUST.CT FISC. TOTAL (m) TAB.(m) UNIT/m UNIT/m²

PS 1 2.725,79 € 204.098,38 € 284.528,90 € 39,41% 13.088,33 € 300.343,02 € 42,30 486,45 7.100,31 € 617,42 €

PS 2 2.275,32 € 196.412,31 € 237.507,00 € 20,92% 10.925,32 € 250.707,64 € 40,64 467,00 6.168,53 € 536,85 €

PS 3 2.492,92 € 176.567,97 € 260.221,39 € 47,38% 11.970,18 € 274.684,49 € 14,50 166,75 18.943,76 € 1.647,28 €

PS 4 2.140,96 € 172.476,97 € 223.482,57 € 29,57% 10.280,20 € 235.903,73 € 42,30 486,45 5.576,92 € 484,95 €

PS 7 10.352,65 € 867.566,18 € 1.080.652,77 € 24,56% 47.548,72 € 1.138.554,15 € 232,00 2900,00 4.907,56 € 392,60 €

PS 8 1.185,28 € 179.394,38 € 123.724,82 € -31,03% 5.443,89 € 130.354,00 € 22,00 275,00 5.925,18 € 474,01 €

PS 10 1.231,95 € 112.020,14 € 128.595,78 € 14,80% 5.658,21 € 135.485,94 € 13,55 169,38 9.998,96 € 799,89 €

PS 11 4.743,85 € 416.108,81 € 495.183,06 € 19,00% 21.788,05 € 521.714,97 € 100 1130 5.217,15 € 461,69 €

MÉDIA 3.393,59 € 290.580,64 € 354.237,04 € 21,91% 15.837,86 € 373.468,49 € 63,41 760,13 7.979,80 € 676,84 €

Procedeu-se a uma actualização dos custos das passagens superiores do troço Penafiel – Caíde da Linha do Douro e do mesmo tipo de obras do Ramal de Braga, de modo a comparar entre si o custo destas obras.

Conforme se observa pela figura 5.2, também em relação às passagens superiores rodoviários, se verifica que para as obras do ramal de Braga, os custos unitários por m² de tabuleiro, são mais baixos, neste caso são cerca de 2,3 vezes inferiores ao custo de obras do mesmo tipo no troço Penafiel – Caíde da Linha do Douro.

149

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

20.000,00 €

18.000,00 € 17.368,42 €

16.000,00 €

14.000,00 €

12.000,00 € Ramal de Braga

10.000,00 € L.Douro Penafiel - 8.000,00 € 6.567,06 € Caíde 6.000,00 €

4.000,00 € 1.273,25 € 2.000,00 € 547,82 €

0,00 € custo/m custo/m²

Figura 5.2 – Comparação de custos de passagens superiores rodoviárias, a preços actuais

5.4.3. Pontes e Viadutos

Na tabela 5.8 apresentam-se os custos de algumas pontes e viadutos construídas para duas ou mais vias férreas. Em relação a este tipo de obras, destaca-se os valores reduzidos do desvio de custos reais de construção relativamente ao valor previsto, sendo nalguns casos até inferior ao valor previsto.

Tabela 5.8 – Custos das pontes ou viadutos construídas para duas ou mais vias, a preços actuais

CUSTO CUSTO CUSTO REAL DESVIO CUSTO CUST.REAL ÁREA CUST. CUSTO OBRA COMP. PROJ. PREV.CONST. CONST. CUST.CT FISC. TOTAL TAB. UNIT/m UNIT/m²

V.L.MINH0 72.188,51 € 2.097.493,43 € 1.956.328,27 € -6,73% 86.078,44 € 2.114.595,22 € 426,00 5112 4.963,84 € 413,65 €

P.L.MINHO 21.259,80 € 1.089.577,34 € 1.230.312,25 € 12,92% 61.786,28 € 1.313.358,33 € 30,00 915,00 43.778,61 € 1.435,36 €

V.R.BRAGA 8.862,89 € 873.965,10 € 925.145,18 € 5,86% 47.450,70 € 981.458,77 € 114,00 1459,2 8.609,29 € 672,60 €

V.L.GUIM. 26.320,42 € 1.426.889,10 € 1.356.722,75 € -4,92% 59.636,11 € 1.442.679,28 € 187,00 1905 7.714,86 € 757,31 €

MÉDIA 32.157,90 € 1.371.981,24 € 1.367.127,11 € -0,35% 63.737,88 € 1.463.022,90 € 189,25 2.347,80 16.266,65 € 819,73 €

V.L. Minho (Viaduto ao km 35.740 da Linha do Minho), em via dupla P.L. Minho (Ponte sobre o Rio Este), situa-se à entrada da Estação de Nine e comporta cinco vias V.R. Braga (Viaduto ao km 43,336 do Ramal de Braga), em via dupla V.L. Guimarães (Viaduto ao km 55,303 da Linha de Guimarães, á entrada da Estação de Guimarães, com duas/três vias

A ponte sobre o rio Este, na Linha do Minho, é uma ponte, com tabuleiro em laje maciça, embora com vãos muito curtos, (8 m, 14 m, 8 m) mas com um secção transversal muito larga (30,50 m),

150

Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias que comporta cinco vias, o que explica o seu custo unitário bastante elevado relativamente às outras obras, conforme se observa na figura 5.3.

50.000,00 € 43.778,61 € 45.000,00 €

40.000,00 €

35.000,00 €

30.000,00 € custo/m 25.000,00 € custo/m² 20.000,00 €

15.000,00 €

10.000,00 € 8.609,29 € 7.714,86 € 4.963,84 € 5.000,00 € 1.435,36 € 413,65 € 672,60 € 757,31 € 0,00 € L.MINHO - L.MINHO - Ponte R.BRAGA - L.GUIMARÃES - Viaduto km sobre o rio Este Viaduto km Viaduto km 35,740 43,336 53,303

Figura 5.3 – Comparação de custos de pontes ou viadutos construídos com duas ou mais vias ferroviárias, a preços actuais

Na tabela 5.9 apresenta-se a estrutura de custos de várias viadutos e pontes de via única. Três destas obras foram construídas na Linha do Douro, (Viaduto de Cabeda, Ponte sobre o rio Ferreira, Ponte sobre o rio Sousa). A Ponte sobre o rio Ave foi construída na Linha do Minho e a Ponte de Caniços e dois viadutos foram construídos na Linha de Guimarães.

Tabela 5.9 – Custos de algumas pontes ou viadutos, construídas para uma única via, a preços actuais

CUSTO CUSTO CUSTO REAL DESVIO CUSTO CUST.REAL COMP. ÁREA CUST. CUSTO OBRA PROJ. PREV.CONST. CONST. CUST.CT FISC. TOTAL (m) TAB.(m²) UNIT/m UNIT/m²

V. CABEDA 32.279,49 € 1.014.257,90 € 1.310.034,96 € 29,16% 92.200,26 € 1.434.514,71 € 172,57 1190,73 8.312,65 € 1.204,74 €

P.R.FERREIRA 53.144,61 € 801.335,81 € 1.092.069,46 € 36,28% 25.787,04 € 1.171.001,10 € 144,00 993,6 8.131,95 € 1.178,54 €

PT Rio SOUSA 10.237,44 € 388.340,83 € 409.497,79 € 5,45% 26.321,62 € 446.056,84 € 51,60 418,8 8.644,51 € 1.065,08 €

P.Rio .AVE 72.506,77 € 1.460.604,02 € 1.294.033,15 € -11,40% 104.245,93 € 1.470.785,85 € 110,00 1177 13.370,78 € 1.249,61 €

V.L.GUIM.1 12.112,04 € 470.389,43 € 526.518,73 € 11,93% 21.096,55 € 559.727,32 € 168,00 1344 3.331,71 € 416,46 €

V.L.GUIM.2 11.722,69 € 569.749,99 € 550.361,26 € -3,40% 22.051,87 € 584.135,83 € 104,60 838,4 5.584,47 € 696,73 €

PT CANIÇOS 42.407,28 € 1.741.772,75 € 1.730.909,42 € -0,62% 76.083,85 € 1.849.400,56 € 176,00 1408 10.507,96 € 1.313,49 €

MÉDIA 33.487,19 € 920.921,53 € 987.632,11 € 7,24% 52.541,02 € 1.073.660,32 € 132,40 1.094,08 8.269,15 € 979,97 €

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

Na figura 5.4 comparam-se os custos unitários das pontes e viadutos de via única, atrás referidas. Refira-se o facto de em relação ao viaduto e pontes da Linha do Douro, os custos unitários por ml e por m² de tabuleiro serem muito semelhantes, embora as três obras tenham soluções estruturais diferentes.

O Viaduto de Cabeda tem tabuleiro em laje vigada, (seis vãos que variam entre 24,6 m e 30,7 m). A Ponte sobre o rio Ferreira, tem tabuleiro com uma nervura com vazamento (seis vãos variando entre 15 m e 37 m) e a Ponte sobre o rio Sousa, (três vãos, os extremos com 17.05 m e o central com 17,5 m) tem tabuleiro com vigas pré-fabricadas. Estas obras foram construídas em empreitadas diferentes, com projectistas e empreiteiros diferentes.

A nova ponte sobre o rio Ave, com tabuleiro metálico e pilares e encontros em betão armado apresenta os custos unitários mais elevados, destacando-se sobretudo o valor bastante alto do custo por metro linear de tabuleiro, o que se explica pelo facto de apresentar um vão central de 55 m, o mais elevado de todas os viadutos e pontes analisados.

Figura 5.4 – Comparação de custos de pontes e viadutos, a preços actuais

16.000,00 €

14.000,00 € 13 . 3 70 , 78 €

12.000,00 €

10.507,96 €

10.000,00 €

8.644,51 € 8.312,65 € 8.131,95 € custo/m 8.000,00 € custo/m² 6.000,00 € 5.584,47 €

4.000,00 € 3.331,71 €

2.000,00 € 1. 2 4 9 , 6 1 € 1.313,49 € 1.204,74 € 1. 178 , 74 € 1. 0 6 5, 0 8 € 696,73 € 416,46 €

0,00 € L.DOURO - L. DOURO - L. Douro - Pont e L.M INHO - Pont e L.GUIM A RÃ ES - L.GUIM A RÃ ES - L. GUIMARÃES V iadut o de Po nt e sob re o sobre o Rio sobre o Rio Ave V iadut o Ferrov. 1 Viaduto Ferrov. 2 Pont e de Caniços CABEDA Rio Ferreira Sousa

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

5.5. Acções necessárias ao prolongamento do ciclo de vida

Há vários factores sobre os quais é possível intervir, no sentido de prolongar o tempo de vida útil de uma ponte, (Calgaro et Lacroix, 1997):

• Natureza dos materiais; • Qualidade dos materiais; • Aumento da severidade dos Regulamentos de Cálculo; • Disposições construtivas; • Qualidade de execução; • Vigilância e manutenção.

Em relação à natureza dos materiais as pontes em betão armado pré-esforçado são as mais vulneráveis, devido à maior sensibilidade do aço de pré-esforço à corrosão.

No que respeita à qualidade dos betões, a utilização de betões de alto desempenho, permite a realização de betões mais compactos e menos permeáveis, factor muito importante para a durabilidade dos betões.

A adição de sílica de fumo, no fabrico dos betões, para além do aumento da fluidez do betão na fase de aplicação, com razão agua - cimento mais reduzida que nos betões convencionais, permite devida à rápida reacção pozolânica, e ao efeito físico das partículas, que se alcancem rapidamente resistências mecânicas muito elevadas. Dependendo da percentagem de sílica de fumo, podem-se fabricar betões com resistências mecânicas até cerca de 100 Mpa, com muito ligeira redução da percentagem de cimento, melhorando bastante a qualidade global, embora com aumento de custos.

A utilização de cinzas volantes em substituição de cimento, no fabrico dos betões, permite pelo contrário uma redução de custos, embora com o inconveniente de se obterem resistências mecânicas superiores apenas nas idades mais avançadas, embora inferiores aos betões com sílica de fumo. Torna necessário em obra uma cura mais cuidada, havendo que ter cuidados especiais,

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias no caso de aplicação de pré-esforço, em que o período de tempo necessário para o betão adquirir as resistências mínimas necessárias a essa operação é superior ao de um betão convencional.

Em relação ao aumento da severidade dos regulamentos de cálculo, a aplicação em Portugal dos eurocódigos, possibilita uma melhor adequação da obra às suas condições de serviço, embora seja muito importante a adopção das disposições construtivas que os mesmos preconizam e o bom senso recomenda. Especial atenção deve ser dada aos recobrimentos das armaduras, que devem ser aplicados em função das peças em causa e das condições ambientais.

A qualidade de execução nas obras de betão estrutural está ligada nomeadamente à qualidade de preparação das superfícies das cofragens, da vibração, da cura do betão, da injecção das bainhas dos cabos de pré-esforço, da aplicação do plano de pré-esforço, ou do cumprimento dos recobrimentos estabelecidos no projecto. A obrigatoriedade de apresentação de planos de gestão da qualidade, que proporcionam um melhor conhecimento e acompanhamento das várias fases de intervenção da obra, é uma grande melhoria no sentido do prolongamento da vida útil.

Em relação à fiscalização a mesma deve ser exercida por técnicos habilitados e experientes, que sejam intervenientes activos, de uma forma constante e que façam o acompanhamento total da empreitada, no sentido do cumprimento, nomeadamente do projecto e do plano geral de qualidade, que deve ser uma peça dinâmica, actualizando-se face ao decorrer da obra.

Quanto à manutenção, a mesma deve ter os meios humanos e técnicos necessários para assegurar a qualidade da obra ao longo da sua vida útil e poder programadamente levar a efeito acções de reparação e de substituição de elementos da obra de arte. Essa manutenção só pode ter lugar nas devidas condições se existirem orçamentos de despesas para cada obra, previstos atempadamente com o detalhe necessário.

Actualmente a REFER, para qualquer nova construção, prevista no plano de investimentos, exige ao órgão gestor interno da mesma, o correspondente plano de investimentos em manutenção para essa obra, para os cinco anos sequentes à sua entrada em serviço. Visa-se assegurar a manutenção da obra no seu prazo de garantia, uma vez que a mesma só contempla a execução de trabalhos de reparação de defeitos de execução.

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5.6. A utilização da análise de custos de ciclo de vida, na escolha da solução de projecto

A análise de custos de ciclo de vida de pontes, ACCVP, é utilizada tradicionalmente para comparar na fase de ante-projecto várias opções, no que se refere a qualquer componente da ponte, por exemplo tipo de aparelhos de apoio ou juntas de dilatação, ou da própria solução geral de ponte, escolhendo por exemplo entre uma estrutura em betão armado pré-esforçado e uma solução em estrutura mista aço-betão.

Nos USA, (NCHRP, 2003), foi desenvolvida uma metodologia de análise do ciclo de custos da vida de pontes, para utilização por organismos responsáveis pela gestão de infra-estruturas rodoviárias, tendo sido implementado software específico para essa análise, que permite de facto estimar os custos de ciclo de vida, ensaiando várias soluções.

É uma ferramenta que é utilizada na fase de ante-projecto de uma ponte, permitindo seleccionar a solução que deve ser desenvolvida em fase de projecto, por ser a que apresenta os custos totais mais baixos, considerando toda o seu ciclo de vida. Embora tenha sido desenvolvido por um organismo ligado a infra-estruturas rodoviárias é perfeitamente aplicável a pontes ferroviárias.

Esta análise depende da estimativa de custos, do futuro comportamento das estruturas, da sua utilização e da eventual ocorrência de acções tais como sismos, vento excepcional, erosão das fundações ou acções de acidente.

Os custos considerados nesta análise, que são pagos pelas organizações governamentais ou pelos utilizadores são de dois tipos, custos de rotina, onde se incluem por exemplo os custos de manutenção e de reparação e custos extraordinários. Nestes incluem-se custos para cobrir reparações de danos provocados por uma explosão, por um sismo ou pela colisão de um veículo contra a ponte. Embora estes acontecimentos possam ser raros, os custos inerentes são tão elevados que representam um factor significativo na ACCVP. Ao valor esperado destes custos chamam-se “custos vulneráveis”, porque resultam da vulnerabilidade da ponte a esses eventos.

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

Este modelo reconhece as incertezas da estimativa de custos e da sua ocorrência, pelo que esses parâmetros são representados por distribuições de probabilidade. Este software utiliza uma aproximação estocástica.

A relação entre a condição dos componentes da ponte e o tempo são representados por modelos de deterioração, que prevêem o estado de conservação de um dado componente em função do seu uso ou utilização. O estado de conservação de um elemento ou da ponte é caracterizado como um conjunto distinto de possíveis estados e de possíveis transições de um estado para outro estado.

A probabilidade de transição durante um período definido de tempo depende da antecipação das cargas, das condições ambientais, das acções de gestão e de outros factores que podem em certos casos ser estimados por modelos similares à decomposição convencional, de uso ou de fadiga. Por exemplo acções de reparação, podem provocar a transição para um estado de melhor condição.

É utilizado o processo de decisão de Markov, na estimativa das probabilidades de transição de estado, assumindo que as probabilidades de transição são independentes do estado anterior do elemento.

Em geral a ACCVP, pode considerar todos os diferentes elementos de uma ponte, com um nível elevado de detalhe, tais como fundações, pilares, vigas, tabuleiro, aparelhos de apoio, pavimento, sistemas de drenagem, juntas de dilatação, etc. Na prática este detalhe é dificultado pela falta de informação e de compreensão dos processos físicos e químicos associados à degradação desses elementos.

Cada elemento considerado nesta análise é representado por um modelo de deterioração, em que a condição do elemento é função do tempo, uso e acções de manutenção. Alguns analistas consideram como detalhe adequado, a consideração de apenas três elementos, a sub-estrutura, o tabuleiro e a super-estrutura. Geralmente os tipos de acções de manutenção considerados são a pintura, o revestimento do pavimento e as inspecções sub-aquáticas para verificação da erosão nas fundações.

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

6. CONCLUSÕES

6.1 – Considerações finais

A construção destas obras de arte teve lugar em um dos dois cenários seguintes:

• Via férrea encerrada à exploração, com liberdade total para desenvolver os trabalhos de construção;

• Via férrea em exploração, em via única. Execução de trabalhos para instalação de via contígua com algumas limitações devido à proximidade da via férrea em exploração. Intervenção directa na via em exploração, apenas em períodos de interdição nocturna de tráfego ferroviário. Há apenas possibilidade de intervenção na via férrea existente, quando há execução de variantes provisórias, ou quando há alteração de traçado.

Com interrupção total de tráfego, ocorreram as obras na Linha de Guimarães em que foi substituída a via férrea existente em bitola estreita pela bitola larga (ibérica), utilizada em Portugal nos principais eixos ferroviários e o ramal de Braga, em que foi duplicada a via férrea existente.

No segundo caso encontravam-se as Linha do Douro e do Minho, que foram duplicadas, com estas vias em exploração. Apenas havia interrupções de tráfego, em período nocturno, para trabalhos que interferiam directamente sobre a via férrea em exploração. Com excepção do troço entre Ermesinde e S. Romão da Linha do Minho, que já se encontrava electrificado, estas linhas não estavam electrificadas, o que a verificar-se se transformaria em mais um condicionamento, que tem reflexo acentuado no prazo de execução e nos respectivos custos.

A presença de “Instalações Fixas de Catenária”, também conhecidas por “Catenária”, que na rede ferroviária nacional, funciona em corrente alternada de 25 KV, condiciona a execução de trabalhos na sua proximidade. É necessário manter uma distância de segurança de pelo menos 3,00 m a essas instalações, o que impede a execução com essas instalações em serviço, de alguns trabalhos com utilização de máquinas, empurrando-os para a sua execução em período nocturno.

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

A própria realização nocturna de trabalhos em vias férreas electrificadas, torna necessário um acompanhamento por técnicos especializados de catenária, que para além de procederem ao corte de tensão, têm que estabelecer a ligação à terra dessas instalações, na proximidade da execução dos trabalhos.

Por outro lado, estas interdições têm que ser programadas com uma antecedência mínima de três semanas, o que implica que o planeamento da obra seja bem controlado no sentido de evitar, que os trabalhos não sejam realizados por falta de programação atempada ou que interdições previstas tenham que ser anuladas por atrasos ocorridos no desenvolvimento dos trabalhos.

As obras cujos custos foram analisados no capítulo 5, foram realizadas sem a via electrificada. Nas obras analisadas, apenas se verificam alguns casos pontuais, de execução de obras nas actuais condições de serviço. Foi o caso da construção de uma passagem superior de peões tipo “Ponte Catenária”, posteriormente à modernização do troço de via em que está inserida, cujo processo construtivo foi abordado no capítulo 2.2.7.1.

Esta obra sendo pré-fabricada parcialmente, teve algumas dificuldades de execução, que se reflectiram no seu prazo de execução, devido à necessidade de vários trabalhos serem realizados em período nocturno. Embora previsto em caderno de encargos, a duração dos períodos nocturnos que poderiam ser disponibilizados bem como a natureza dos trabalhos que teriam de ser realizados nessas condições, nomeadamente, instalação dos cabos de pré-esforço, das pré – lajes, dos painéis de protecção da catenária e a própria betonagem do tabuleiro, ocorreram atrasos

Esses atrasos deveram-se em grande parte, quer à incorrecta estimativa dos trabalhos que podiam ser realizados em período diurno, quer à estimativa muito optimista de rendimentos de execução nos escassos períodos nocturnos. Implicaram a anulação de interdições programadas praticamente na véspera de interdições programadas, o que interferiu com a própria gestão dos meios humanos de acompanhamento por parte da REFER destes trabalhos, com os consequentes sobrecustos.

O planeamento destas obras tem que ser bastante detalhado e actualizado constantemente, de modo a evitar as situações atrás referidas, o que deve começar no projectista que deve conceber soluções que sejam mais adequadas aos condicionamentos ferroviários, passa pela fiscalização que

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias deve adequar as ferramentas de controlo e acompanhamento a este tipo de obras e pelos empreiteiros que também devem adequar os processos construtivos, investindo também na formação de mão de obra especializada para obras ferroviárias.

6.2 – Conclusões gerais

O caminho de ferro é uma infra-estrutura com especificidades próprias, que se reflectem na própria construção das várias obras que lhe estão associadas, como é o caso das obras de arte, pelo que se poderá considerar ser legitimo falar numa “Engenharia ferroviária de pontes”.

Essas características peculiares estão presentes em todos os níveis do ciclo de vida da ponte, como se procurou demonstrar através desta dissertação, no projecto com normalização própria, na construção com condicionamento particulares, na construção com processos e tecnologias construtivas específicas, com a inspecção com procedimentos adequados à natureza destas obras, com a manutenção adequada à responsabilidade desta infra-estrutura pública, com as reparações e reabilitações segundo as cargas e a velocidade que se praticam nas vias férreas que são suportadas por estas obras.

Mesmo naquelas obras de arte que à partida se poderia considerar não ser muito diferente de uma obra puramente “rodoviária”, como é o caso por exemplo da construção de uma passagem superior rodoviária, pode dizer-se que assim não o será.

São obras com características distintas das obras rodoviárias, de que destacamos nomeadamente as seguintes: • O dimensionamento especifico dos pilares para um choque de um comboio; • O dimensionamento de armaduras específicas para ligação à terra das armaduras de aço, para protecção das correntes de tracção da catenária; • A execução do cimbre de construção do tabuleiro, condicionado pela distância à catenária,; • A colocação de painéis de protecção das pessoas em relação à catenária; • Os custos de construção, que são grandemente influenciados pelas próprias condições de exploração da via férrea.

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Análise de Custos ao Longo do Ciclo de Vida de Pontes Ferroviárias

A normalização nacional a que a REFER tem vindo a proceder, bem como a normalização internacional ferroviária procura enquadrar a construção destas obras atendendo nomeadamente à natureza da sua utilização, das construções mais próximas, do comportamento da própria via férrea, e da garantia da durabilidade da obra.

Na dissertação procurou-se demonstrar que há processos construtivos específicos para as obras de arte ferroviárias, sobretudo no caso da construção de passagens inferiores ao caminho de ferro, que permitem executar as obras sem paralisar o tráfego ferroviário, com as necessárias condições de segurança e custos de construção controlados.

Segurança, é uma palavra fundamental em caminho de ferro, que esteve presente desde o início da sua exploração, no século XIX, e não é na verdade de menosprezar o facto de se tratar de um transporte público de grande capacidade, que fez com que essa palavra fosse assimilada por todos os seus responsáveis e trabalhadores, sendo ainda hoje o transporte mais seguro no nosso planeta.

Face aos riscos elevados existentes nos trabalhos realizados na proximidade das vias férreas, a segurança é um factor primordial não só na construção, mas também em relação a qualquer trabalho de inspecção, manutenção ou conservação.

A obrigação conferida pela legislação, desde 2003, quanto à realização de um plano de segurança e saúde de projecto, implica o projectista no sentido de conceber as soluções mais seguras do ponto de vista da execução, o que no caso das obras ferroviárias, tem reflexos importantes sobre os custos e sobre os prazos.

A análise de custos efectuada permite perceber, que o custo com o projecto e a fiscalização têm vindo a adquirir com o tempo um peso acrescido no custo final das obras. Esta alteração na constituição dos custos está ligada à maior exigência por parte do dono de obra na escolha dos projectistas, não sendo o preço já o factor primordial mas a qualidade da proposta e da equipa projectista.

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Quanto à fiscalização, o dono de obra tem vindo a contratar equipas cada vez mais completas, com mobilização de mais meios humanos e materiais de melhor qualidade, assegurando a presença em obra de equipas multidisciplinares.

Para além dos condicionamentos ferroviários à execução das obras, com reflexo nos custos, outro factor com muita influência nos custos, diz respeito ao tipo de fundações da obra de arte, principalmente no caso de reconhecimentos geotécnicos insuficientes em fase de projecto, traduzindo-se deste modo em custos imprevistos.

No caso de pontes e viadutos, considera-se factor de maior relevância nos custos iniciais e futuros, a concepção de obras de arte, adaptadas às condições locais, topografia e solos de fundação, com uma solução estrutural, que faça um balanço natural entre esbelteza e economia, na escolha dos vão mais adequados, que permita o fácil acesso aos órgãos mais sensíveis, aparelhos de apoio e juntas de dilatação, que devem ser limitados em número, e de características semelhantes, na medida do possível e seleccionados tendo por base a sua durabilidade e facilidade de substituição.

6.3 – Desenvolvimentos futuros

Os troços de linhas que foram modernizados, apresentam hoje condições de serviço, muito diferentes, maior número de comboios, velocidades mais elevadas, horário de funcionamento das vias mais alargado, verificando-se que hoje nalguns troços os período de interdição nocturna que podem ser disponibilizados durante a semana são muito reduzidos, 3 a 4 horas, com ligeiro aumento ao fim de semana para 5 a 6 horas.

O projecto de novas obras de arte para estas linhas modernizadas, terá portanto que contemplar os condicionamentos que são introduzidos para a realização dos trabalhos, devido aos períodos cada vez mais reduzidos que são disponibilizados para a sua realização com a via fora de serviço.

A análise de custos referente à construção de novas obras nestas linhas, tem que contemplar esses custos directos, devido a menores rendimentos de trabalhos, por realização de trabalhos nesses períodos, que para além de serem em horário nocturno, são muito curtos.

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Mas, há também que considerar os custos indirectos devido à necessidade de utilizar os meios operacionais da empresa gestora de infra-estrutura que têm de ser envolvidos, para garantir a segurança na execução dos trabalhos. Há também, nos casos em que tal se torna necessário, que quantificar os custos que afectam a própria infra-estrutura ferroviária, decorrentes da introdução de afrouxamentos na velocidade de circulação no local e na proximidade da obra.

As intervenções nestas obras, nomeadamente inspecções principais, em que for necessário utilizar o veículo de inspecção de pontes, bem como a realização de alguns trabalhos de reparação, são também condicionadas pelos períodos reduzidos em que não há circulação de comboios.

Mas, no futuro, não são só esses factores a influenciar os custos, a sucessiva entrada em vigor de novas normas no domínio do projecto e da segurança da construção das obras de arte, vão no sentido da melhoria da qualidade final da obra, com reflexo no aumento dos custos iniciais, mas cujo objectivo é aumentar a sua vida útil, diminuindo simultaneamente os custos de manutenção e conservação ao longo da vida obra.

Trabalhos futuros nesta área podiam abordar os custos previsíveis de manutenção e conservação, com o parque de obras que foi objecto de estudo, tendo por base os factores e custos atrás referidos, e a instalação em obras representativas, de equipamento de monitorização da corrosão, bem como o tratamento adequado dos resultados das inspecções de rotina e detalhadas, que permitisse construir os respectivos modelos de deterioração, com o objectivo de determinar a vida útil dessas estruturas, as reparações necessárias, a sua ocorrência no tempo e respectivos custos.

Paralelamente poderiam ser simuladas soluções de materiais e estruturas de reforço ou de substituição no futuro destas obras, quando atingirem o fim do seu ciclo de vida.

No caso de futuras obras de betão estrutural de maior envergadura, caso das pontes e viadutos, deve ser encarada a obrigatoriedade de monitorização da corrosão, através da instalação de equipamentos em fase de construção. Este sistema permite conhecer a corrosividade do betão a diferentes níveis da camada de recobrimento, saber qual o estado das armaduras e sobre a própria velocidade de corrosão, conseguindo-se deste modo programar atempadamente as obras de reparação.

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