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