Encontro Nacional BETÃO ESTRUTURAL - BE2012
FEUP, 24-26 de outubro de 2012
Estruturas da Estação de St.º Ovídio
Paulo Soares1
RESUMO
Nuno Nunes2
Foto do autor, com
tamanho 4×3cm2
O presente artigo refere-se a todas as estruturas necessárias à implantação da nova infraestrutura
ferroviária que acomoda a recente Expansão para Sul da Rede do Metro do Porto em Vila Nova de
Gaia, entre a estação de D. João II, incluindo o interface rodoviário, até à estação enterrada de St.º
Ovídio e obra rodoviária de ligação com o IC2.
Palavras-chave: Estruturas, Túnel, Estação, Trincheiras, Coberturas
1. INTRODUÇÃO
A Expansão para Sul da Rede do Metro do Porto em Vila Nova de Gaia, entre as estações de D.
João II e de St.º Ovídio, desenvolve-se numa zona que apresenta dificuldades específicas relacionadas
com a importante ocupação pré-existente própria de um meio urbano denso. A consequência mais
relevante do anterior é o facto de num troço de apenas 560 m de rodovia e ferrovia ter havido a
necessidade de se projetarem: 2 obras do tipo túnel com tipologias de construção distintas, 1 obra tipo
duplo túnel para três níveis de circulação em altura, 4 trincheiras de acesso com condicionantes
específicas com 4 tipologias distintas de obras de contenção, 2 estruturas para acesso à estação e,
ainda, 2 obras distintas de cobertura, em estrutura metálica e de betão armado pré-esforçado em secção
esbelta.
O artigo apresenta as soluções estruturais adotadas, de que se destaca a estrutura da Passagem Inferior
de Santo Ovídio construída sob a PI existente.
2. DESCRIÇÃO GERAL
As estruturas estão inseridas na obra rodoviária e ferroviária do troço da Linha D – Amarela do Metro
do Porto, entre a Estação D. João II e a Estação de S.to Ovídio, na Av. da República na cidade de Vila
Nova de Gaia.
_____________________________
1
2
Engenheiro Civil, Coordenador de Projetos, COBA, S.A. [email protected]
Engenheiro Civil, Chefe de Projeto, COBA, S.A. [email protected]
Estruturas da Estação de St.º Ovídio
A plataforma ferroviária desenvolve-se segundo o eixo central da Av. da República, aproveitando, em
parte, o espaço canal do separador existente anteriormente, transpondo inferiormente a rotunda
rodoviária de Stº Ovídio, entre os muros de suporte existentes nesta zona.
O traçado rodoviário inicia-se na Av. da República desenvolvendo-se em trincheira, paralelamente ao
longo da plataforma ferroviária, na zona das rampas de acesso, e sob a plataforma ferroviária na zona
sob a rotunda de S.to Ovídio.
Figura 1. Av. da República (Rotunda de Sto. Ovídio) antes e após a construção da estação.
Sob a rotunda anteriormente existente (ver Figs 1 e 2) foi implantada a Estação de Santo Ovídio,
ocupando integralmente o espaço disponível entre os muros existentes.
Figura 2. Passagem Inferior de St.º Ovídio antes, durante e após a construção da estação.
No que respeita às estruturas, este empreendimento englobou o projeto do novo túnel rodoviário de
S.to Ovídio, executado sob a antiga PI de S.to Ovídio (obra dos anos 60 do século XX), mantendo em
funcionamento e alargando a Passagem Inferior existente no âmbito da reformulação da circulação da
rotunda com o mesmo nome. Engloba também todos os muros de suporte das rampas dos acessos ao
túnel (trincheiras) e os muros de suporte que materializam os desníveis entre as novas vias rodoviárias
e a via ferroviária. São ainda incluídas as estruturas dos átrios de acesso Norte e Sul à Estação de S.to
Ovídio, englobando as coberturas metálicas e de betão armado pré-esforçado e suportes para
elevadores e escadas rolantes, bem como as estruturas das quatro rampas de acesso e os dois cais de
embarque.
A estrutura da Passagem Inferior Rodoviária de S.to Ovídio (PI), construída em profundidade e sob a
estrutura da PI existente, com cerca de 224 m de comprimento total de galeria, é constituída por duas
galerias de cortinas de estacas independentes, que se separa a Norte e a Sul em dois ramos de entrada e
saída (galerias independentes). O sistema estrutural é porticado com hasteais de cortinas de estacas e
laje maciça executadas pelo método invertido (“top-down”) e, na zona de interferência com a estrutura
da PI existente, é constituída por um duplo quadro maciço construído pelo método “cut and cover”. As
trincheiras em betão armado e a zona em quadro da nova PI foram realizadas ao abrigo de contenções
provisórias do tipo “Berlim”.
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Paulo Soares e Nuno Nunes
2. CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL
De um modo geral para este empreendimento, os critérios de dimensionamento e verificação da
segurança adotados para as estruturas de betão armado e betão armado pré-esforçado, são os definidos
pelo REBAP e pelo Eurocódigo 2 e, para as estruturas metálicas, os estabelecidos pelo Eurocódigo 3.
As ações e combinações são as regulamentares, definidas no RSA, e, nos casos omissos, no
Eurocódigo 1, com exceção do “comboio tipo” para o qual foram adotadas as características
fornecidas pela Metro do Porto, S.A..
3. ZONA DAS TRINCHEIRAS
3.1 Conceção estrutural
Na zona das trincheiras foram adotados dois tipos de solução, uma zona inicial com contenções de
fundação direta e contenções com recurso a fundações indiretas na zona mais próxima da boca das
galerias da PI.
Figura 3. Trincheiras Norte – projeto e construção.
As trincheiras Norte têm cerca de 90 m e as Sul têm cerca de 130 m de comprimento.
As contenções de suporte do eixo central da via férrea e dos ramos laterais rodoviários, com fundação
direta, na zona inicial Norte e Sul, são constituídas por muros em betão armado em forma de “T”
invertido. A partir de um desnível superior entre a rasante ferroviária e as rasantes rodoviárias dos
ramos laterais, os muros centrais em “T” são substituídos por uma estrutura em forma de “U”.
Figura 4. Estruturas de contenção com fundação direta.
Na zona central de suporte da via férrea a estrutura das contenções com fundação indireta é composta
por duas cortinas de estacas de betão armado com Ø0,80 m afastadas de 1,20 m, contraventadas
superiormente por elementos de viga discretos (Fig. 3). As contenções laterais são na generalidade
igualmente constituídas por estacas de betão armado com Ø0,80 m afastadas de 1,20 m, sendo
ancoradas com recurso a ancoragens definitivas (Fig. 5) ou escoradas (Fig. 6) às contenções centrais
através de perfis metálicos colocados superiormente, sempre que o gabarito rodoviário o permita.
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Estruturas da Estação de St.º Ovídio
Figura 5. Estruturas de contenção com fundação indireta ancorada.
Figura 6. Estruturas de contenção com fundação indireta escorada.
Dada a complexidade das redes de serviços existentes e experiência adquirida pelo cliente nas frentes
de obra anteriormente executadas, importa salientar que foram detalhadas, em todas as secções
transversais do projeto de estruturas, as interferências previstas diferenciando as redes a manter e a
repor (Fig. 7).
Figura 7. Serviços afetados – projeto e construção.
Foram também marcadas as eventuais estruturas de suporte provisórias, bem como taludes de
escavação possíveis.
Dada a exiguidade de espaço, estes dois temas tiveram uma importância fundamental na escolha das
soluções e celeridade das adaptações em obra.
3.2 Faseamento construtivo
As estruturas das contenções foram executadas por métodos tradicionais, procurando, sempre que
possível, executar em primeira fase as cortinas de estacas incluindo os escoramentos ou ancoragens e,
em sequência, as escavações de modo a minimizar necessidade de contenções provisórias. Assim
sendo, para as obras de contenção com fundação indireta as principais fases construtivas foram as
seguintes:
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Execução das estacas das contenções, ancoragens e escoramentos;
Escavação entre as contenções laterais e centrais até ao leito do pavimento;
Instalação de painéis de forro;
Execução dos aterros e pavimentação, instalação de passeios e respetivos órgãos de drenagem e
tubagens técnicas;
5 - Execução dos restantes trabalhos de acabamento.
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Paulo Soares e Nuno Nunes
4. ZONA DAS GALERIAS
4.1 Conceção estrutural
Na zona inicial de duas galerias independentes, a estrutura é composta por duas cortinas laterais de
estacas de betão armado com Ø0,80 m afastadas de 1,20 m e dois alinhamentos centrais de
pilares/estacas de betão armado com Ø0,80 m afastados de 2,40 m, sendo toda a estrutura
contraventada superiormente pela laje de cobertura (Fig. 8).
Na zona a partir da qual confluem as duas galerias, a estrutura de contenção é constituída por duas
cortinas laterais de estacas de betão armado com Ø0,80 m afastadas de 1,20 m e pilares/estacas
centrais de betão armado com Ø0,80 m afastados de 1,60 m, e seguidamente, por motivos de
exiguidade de espaço, por pilares/estacas Ø0,60 m afastadas de 0,90 m contraventados superiormente
pela laje de cobertura. Trata-se, portanto, de uma galeria dividida ao meio por uma parede contínua,
formada por pilares/estacas.
O paramento da escavação entre estacas laterais foi tratado com uma camada de betão projetado
reforçado com uma rede eletrossoldada, tendo sido posteriormente aplicado um painel de forro do tipo
CF120.
Figura 8. Geometria da zona de dupla galeria – projeto e construção.
4.2 Faseamento construtivo
As estruturas das galerias da PI foram executadas pelo método designado usualmente por “top-down”.
A adoção deste método construtivo permite, em geral, dispensar suportes provisórios para a escavação
e evita também a mobilização de cavaletes para execução da laje de cobertura. Tem ainda as vantagens
de, com relativa rapidez, permitir executar os arranjos finais nas áreas intervencionadas e limitar os
níveis de ruído durante a construção, aspeto bastante importante nesta obra, face à sua localização
numa zona fundamentalmente residencial. As fases da sequência construtiva mais relevantes foram as
seguintes:
1 - Demolição controlada dos muros existentes e execução da escavação de nivelamento do terreno
para execução das estacas;
2 - Execução das estacas das contenções;
3 - Escavação das contenções centrais até 0,30 m abaixo da face inferior da laje de cobertura;
4 - Execução do aterro de nivelamento até à face inferior da laje de cobertura;
5 - Construção da laje de cobertura da passagem inferior rodoviária sobre o aterro nivelado, com
interposição de um filme plástico, ligada às estacas através de vigas de encabeçamento;
6 - Escavação sob a laje de cobertura até à base da camada drenante do leito do pavimento. A
execução desta escavação é acompanhada da instalação de geodrenos e geocompósito drenante
entre estacas, filtro de captação inferior com bueiros de ligação à drenagem longitudinal das vias,
instalação de malhasol e execução de betão projetado;
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Estruturas da Estação de St.º Ovídio
7 - Instalação de painéis de forro CF120;
8 - Execução dos aterros e pavimentação, instalação de passeios e respetivos órgãos de drenagem e
tubagens técnicas;
9 - Execução dos restantes trabalhos de acabamento.
5. ZONA SOB A ROTUNDA DE ST.º OVÍDIO
5.1 Conceção estrutural
Na zona da nova PI construída sob a estrutura existente da Rotunda de St.º Ovídio o processo
construtivo foi mais complexo, tendo sido fortemente condicionado por diversos fatores, destacandose os seguintes:
-
integridade estrutural da estrutura existente (controlo das deformações);
reperfilamento da largura da PI Rodoviária de modo a situar-se no interior da PI existente;
limitação na espessura das paredes da nova PI;
método executivo das escavações do tipo “cut and cover” suportada por uma parede do tipo
“berlim”;
- necessidade de aberturas na laje entre vigas do tabuleiro da PI existente para iluminação natural.
Numa primeira fase foi efetuada uma inspeção detalhada à obra existente, tendo sido concluído o seu
razoável bom estado de conservação. Durante a construção foi realizada uma campanha de
monitorização topográfica e de estabilidade (colocação de testemunhos da fissuração).
A abertura das escavações junto às fundações da PI existente levou à necessidade de algumas
adaptações do projeto, uma vez que a geometria das sapatas não era contínua, como o projeto original
da PI fazia prever. Dadas essas descontinuidades, foi possível subir a cota do primeiro nível de
ancoragens o que acabou por se revelar vantajoso para solução da contenção provisória.
A estrutura definitiva da galeria dupla é constituída por uma estrutura de quadro duplo de betão
armado com paredes contraventadas superiormente pela laje de cobertura da PI Rodoviária e
inferiormente pela laje de fundo (Fig. 9).
Figura 9. Geometria da zona sob a Rotunda de St.º Ovídio e contenção provisória.
5.2 Faseamento construtivo
Esta etapa construtiva foi a mais importante e crítica de todo o empreendimento. Foi preocupação
fundamental, desde as primeiras fases de projeto, manter em funcionamento a antiga PI, tendo sido
avaliada profundamente a viabilidade da segurança da solução. Esta conceção permitiu não só uma
grande economia com grande importância no valor global de todo empreendimento, pela evidência de
se tirar partido de uma obra existente, como também manter em funcionamento a rotunda de S.to
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Paulo Soares e Nuno Nunes
Ovídio durante a construção, desta feita, minimizando assim o impacto sobre os cidadãos e a cidade de
Gaia.
As fases mais importantes do processo construtivo foram as seguintes:
1 - Escavação de nivelamento do terreno para execução das estacas de pequeno diâmetro da
contenção provisória;
2 - Furação do terreno, colocação dos perfis metálicos e execução dos bolbos de selagem das estacas
de pequeno diâmetro;
3 - Execução da viga de coroamento e recalçamento, e ligação à PI existente;
4 - Colocação e puxe das ancoragens do primeiro nível;
5 - Escavação faseada e execução da restante contenção provisória pelo processo de Berlim, até à
base da camada drenante (Fig.s 9 e 10);
6 - Colocação de geodrenos no terreno, da manta drenante frente à contenção e execução da camada
drenante;
7 - Execução da galeria dupla da PI pelos processos tradicionais, contra a contenção provisória;
8 - Realização dos restantes acabamentos.
Figura 10. Execução faseada da contenção provisória tipo Berlim sob a PI existente.
6. ZONA DE ALARGAMENTO DA PI EXISTENTE
6.1 Conceção estrutural
A estrutura do Alargamento da Passagem Inferior, imediatamente a Sul da secção descrita
anteriormente, é constituída por uma estrutura do tipo túnel duplo com uma laje superior e laje inferior
maciças, unidas por pilares uniformemente espaçados. As lajes superior e inferior correspondem,
respetivamente, ao nível superior da plataforma rodoviária de alargamento da rotunda de S.to Ovídio e
ao nível intermédio da Passagem Inferior da plaforma ferroviária da estação de S.to Ovídio.
A estrutura em quadro porticado encontra-se monoliticamente ligada ao topo de três cortinas de
estacas (uma parede central e duas paredes laterais), cujo interior é escavado de modo a acomodar o
nível inferior. A laje superior, em betão armado pré-esforçado, com um vão livre de cerca de 20,00 m,
apoia de ambos os lados nos pilares através de uma travessa longitudinal (Fig. 11). Os pilares,
espaçados de 3,00 m, foram construídos com recurso a demolição localizada dos muros existentes.
Entre os pilares, os muros existentes foram mantidos e reforçados com pregagens.
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Figura 11. Estrutura de alargamento da PI existente – projeto e construção.
6.2 Faseamento construtivo
Tal como referido para a estrutura sob da PI de S.to Ovídio, foi também preocupação fundamental,
manter e tirar partido das estruturas existentes, neste caso dos muros de acesso à antiga PI. Esta
conceção também permitiu a economia do empreendimento, uma vez que foi minimizada a
necessidade de contenções provisórias e definitivas.
As fases mais importantes do processo construtivo foram as seguintes:
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Execução de malha de pregagens nos muros existentes;
Execução da escavação de nivelamento do terreno para execução das estacas;
Execução das estacas das contenções laterais e do apoio central da passagem inferior rodoviária;
Escavação entre as contenções laterais até 0,30 m abaixo da face inferior da laje de cobertura e
demolição dos muros existentes no alinhamento com os novos pilares;
Execução do aterro de nivelamento até à face inferior da laje de cobertura;
Construção da laje de cobertura da passagem inferior rodoviária sobre o aterro nivelado, com
interposição de um filme plástico, ligada às estacas através de vigas de encabeçamento e com
armaduras de espera para ligação aos pilares da estrutura superior;
Construção dos pilares e laje do alargamento da PI de Stº Ovídio, incluindo instalação de
geocompósitos, geodrenos e bueiros de ligação à drenagem longitudinal;
Escavação sob a laje de cobertura da passagem inferior rodoviária até à base da camada drenante
com instalação de geodrenos;
Execução dos restantes trabalhos.
7. ÁTRIOS DE ACESSO À ESTAÇÃO
7.1 Conceção estrutural
Os Átrios Norte e Sul são constituídos por pórticos de vigas e paredes de betão armado, cuja laje fica
ao nível da rotunda de St.º Ovídio, sendo os elementos verticais ligados à laje de cobertura da PI
rodoviária ao nível da Estação.
No Átrio Norte, ao nível superior, elevam-se duas paredes de betão armado para apoio da cobertura
metálica com uma área de cerca de 20,00 x 24,00 m2. A solução estrutural desta cobertura consiste
numa estrutura em grelha metálica constituída por duas vigas principais de alma cheia de altura
variável sobre as quais apoiam madres em perfis IPE. O contraventamento da estrutura principal é
materializado por meio de varões e treliças de extremidade (Fig. 12).
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Figura 12. Átrio Norte e Cobertura – projeto e após construção.
No Átrio Sul, elevam-se três paredes de betão armado para apoio da cobertura de betão armado préesforçado (Fig. 13).
Figura 13. Átrio Sul e Cobertura - projeto e após construção.
7.2 Faseamento construtivo
O faseamento construtivo da estrutura enterrada de suporte dos Átrios foi em tudo idêntico ao da zona
de alargamento da PI existente, descrita anteriormente. Os trabalhos de execução das coberturas
elevadas foram realizados por meio de métodos tradicionais com recurso a cimbramento (Átrio Sul) e
a pré-fabricação parcial dos elementos metálicos (Átrio Norte).
8. CONCLUSÕES
Este empreendimento, apesar de constituir uma intervenção relativamente curta no espaço (cerca de
600 m de desenvolvimento longitudinal), reveste-se de complexidades construtivas e de análise
assinaláveis. Desde logo, devido às diferentes conceções estruturais, devidamente adaptadas aos
diversos condicionamentos, que originaram cerca de dez secções distintas na PI e Estação, cada uma
com um desenvolvimento médio de cerca de 30 m, para além das coberturas elevadas. Por outro lado,
a própria natureza e localização da obra, em meio urbano densamente edificado, resultou por diversas
vezes em restrições à execução da obra, impasses, necessidades de análises de soluções alternativas de
estruturas provisórias, desvios de tráfego e de serviços afetados bastante complexos. Houve assim
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Estruturas da Estação de St.º Ovídio
necessidade de uma assistência técnica permanente durante cerca de dois anos, abrangendo
praticamente todas as especialidades técnicas, que originou a necessidade de alocação de equipas
multidisciplinares do quadro técnico da COBA, prefazendo um total de cerca de trinta colaboradores.
Tratou-se de uma obra com cerca de 54.902 m2 de área implantação, onde foram necessários
11 139 m3 de betão, 1 488 toneladas de aço A500 NR e 786 estacas com cerca de 13 metros de
comprimento médio, onde a determinação e compromisso entre o projetista, o dono de obra e a
empresa construtora, na procura e resolução dos objetivos, permitiu alcançar o sucesso da sua
realização.
9. AGRADECIMENTOS
Agradece-se à Metro do Porto, SA a autorização para a publicação do presente artigo assim como ao
consórcio Bento Pedroso (Odebrecht), Construções Abrantina e Lena Construções pela disponibilidade
e entreajuda que permitiu atender aos objetivos propostos pela Metro do Porto, SA.
10. REFERÊNCIAS
[1] COBA, S.A. – Expansão da Rede de Metro Ligeiro da Área Metropolitana do Porto.
Prolongamento para Sul da Linha D – Amarela (Incluindo o Interface da Estação de D. João II).
Projeto de Execução. Volume 5 - Estruturas. Maio de 2008.
[2] Kit Press – Metro do Porto, SA. Gabinete de Comunicação. Outubro de 2011.
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