Título: Anomalias em pontes de estruturas metálicas .
Estudo de Caso: Substituição da Ponte Santa Maria.
1º Eduardo Machado*, 2º Rafael Clemente, 3º Milton Alves , 4º José Luiz Silva,
1
Departamento de Manutenção de OAES, Av. Dante Michelini, 29090-900, Vitória (ES)
Departamento de Implantação de obras de OAEs, Av. Dante Michelini, 29090-900, Vitória (ES)
3
Departamento de Implantação de Obras, Av. Dante Michelini, 29090-900, Vitória (ES)
4
Empa Serviços de Engenharia, Av. das Américas, n.º 700 – Bloco 3, Sl 106 Rio de Janeiro (RJ)
2
e-mail: 1º autor [email protected] , 2º autor [email protected] ,
3º autor [email protected] , 4º autor [email protected]
Empresas: Vale e Empa
Este trabalho visa a apresentação dos problemas relacionados a fadiga em estruturas metálicas de
pontes ferroviárias tipo treliça Warren da Estrada de Ferro Vitória Minas que levaram a
necessidade de elaboração de um programa de curto prazo de recuperação emergencial destas
pontes e um estudo de longo prazo para substituição completa destas estruturas.
A Estrada de Ferro Vitória Minas é composta de 181 pontes onde trafegam em média 40 trens/dia
com 252 vagões de minério transportados das minas localizadas na região de BH até o porto de
Tubarão em Vitória ES. Destas 181 pontes 11 são treliças modelo tipo Warren instaladas na década
de 40 e fabricadas nos EUA.
O trabalho será elaborado em 2 partes na qual estaremos apresentando os problemas ocorridos em
2007 onde peças do montante destas pontes começaram a se romper devido a problemas
relacionados a fadiga da estrutura e suas condições de trabalho que depois de identificados
levaram ao planejamento de recuperação parcial e substituição total destas pontes. Na segunda
parte iremos apresentar um estudo de caso da substituição de uma destas treliças localizada no
município de Serra (ES) e realizada pela empresa EMPA.
Palavras Chave: 1ª Via Permanente; 2ª Anomalias; 3ª Substituição de Ponte
1. OBJETIVO
Apresentar problemas relacionados com a
fadiga em peças metálicas de ponte tipo
treliça da EFVM.
Apresentar resultados dos estudos que
levaram ao programa de reforço e
substituição destas pontes.
Apresentar substituição da ponte Santa
Maria realizada pela EMPA.
Fig. 1 - Total de Pontes EFVM
2. ANOMALIAS
2.4 Modelo de Monitoramento USP
2.1 Rio Corrente
Ocorrência: Rompimento de montante do
vigamento.
Data: Dezembro 2006
Tipo do vigamento: Treliça tipo Warren – vão
41m - Fabricada em 1944 USA
Localização: Km 355+506 Linha I – EFVM
Fig.4 - Carga
Fig.2 - Ponte Rio Corrente
2.2 Rio Suaçui
Ocorrência: Rompimento montante
Data: Agosto de 2007
Tipo do vigamento: Treliça tipo Warren – vão
42m - Fabricada na década de 40
Localização: km 342+517 – Baguari
Fig. 5 Modelo Carregamento
Fig.3 - Ponte Rio Suaçui
2.3 TRATAMENTO
Programa de inspeções e restrições de
tráfego emergencial em todas Treliças
similares da EFVM.
Estudo com monitoramento instrumentado
nas treliças em convênio com USP.
Substituição dos Montantes e Diagonais de
entrada das Treliças na EFVM.
Planejamento Estratégico de Substituição das
Pontes Treliças Warren de 2008/2020.
Fig.6 - Monitoramento
Fig 7 - Monitoramento
3. Substituição da Ponte Santa Maria
A Ponte do Rio Santa Maria, em Serra (ES), é
constituída por um vão de 41 metros e outro
de 31metros. Apoiadas em encontro nas
extremidades e com um pilar central de
ligação as mesmas são treliças tipo Warren
sem lastro, onde os dormentes são apoiados
diretamente sobre as longarinas. Para o
desenvolvimento do projeto executivo de
substituição, foi efetuada uma campanha de
inspeções estruturais com recolha de
testemunhos e ensaios de cloretos e
resistência à compressão axial do concreto
dos
encontros
existentes,
sondagens
geotécnicas e levantamento geométrico dos
elementos existentes.
Fig. 8 – Pilar Central
A nova ponte metálica é uma estrutura
treliçada USI SAC 350 com tabuleiro
ortotrópico para receber o lastro, previamente
fabricada e estocada pela VALE, S.A.. Foi
transportada de João Neiva/ES para o local
da obra e montada em praça de montagem
realizada na lateral da ferrovia, adequada
para a operação de troca concebida pela
EMPA, S.A. que teve as seguintes etapas:
Com base nos resultados obtidos foi
desenvolvido e apresentado o projeto
executivo
atendendo
às
novas
condicionantes, nomeadamente a nova ponte
metálica e os esforços atuantes.
O projeto executivo teve por base os
seguintes princípios:
a) Reforço de fundações dos encontros e
do pilar utilizando estacas-raiz;
b) Encamisamento total dos encontros e
pilar existente com concreto armado e
adequação dos muros guarda-lastro;
Fig. 9 – Nova Estrutura
Execução da estrutura auxiliar para
montagem e deslocamento das pontes.
Fig. 10 – Estrutura Auxiliar
Montagem dos novos tabuleiros ao lado da via
sobre as estruturas auxiliares;
Elevação das pontes antigas com auxilio de
cilindros hidráulicos;
Fig. 13 – Deslocamento Transversal
Deslocamento longitudinal das duas pontes
novas com auxílio de cilindros de haste furada
e
varões
roscados
de
alta
resistência.(Dywidag).
Fig. 11 - Levante Ponte Antiga
Montagem das vigas e patins para o
deslocamento transversal das pontes;
Fig. 14 – Deslocamento Longitudinal
União das pontes novas e antigas e
deslocamento transversal dos tramos de 31 e
42 metros.
Elevação dos tabuleiros da ponte nova com
cilindros hidráulicos.
Desmontagem das vigas
deslocação transversal.
e
patins
de
Abaixamento e nivelamento dos tabuleiros
com os cilindros hidráulicos e seu apoio em
calços metálicos provisórios.
Fig. 12 – Patins Deslocamento
Deslocamento transversal das duas pontes
antigas com auxílio de cilindros de haste
furada e varões roscados de alta
resistência.(Dywidag).
Montagem dos novos aparelhos de apoio.
Grauteamento dos novos aparelhos de apoio.
Transferência de carga para os aparelhos de
apoio, 24 horas após o grauteamento.
Construção da grade ferroviária, socaria de
linha e liberação para a circulação.
Para melhor
conceitual:
ilustração
segue
projeto
Fig. 18 – Conceitual Deslocamanto Transversal
Fig. 15 - Conceitual
Fig.19 – Conceitual Delocamento Transversal
Fig. 16 – Conceitual Estrutura Auxiliar
Fig. 17 – Conceitual Montagem
Fig. 20 – Conceitual Deslocamento Estrutura Nova
e Antiga
Fig. 21 – Posicionamento Estrutura Nova
Fig. 22 – Final
4. AGRADECIMENTOS
Agradecemos aos nossos gestores pela
confiança no trabalho realizado.
5. REFERÊNCIAS
BITTENCOURT, T. N.. Relatório Técnico de
Monitoramento das Pontes Rio Corrente e
Rio Suassuí. Boletim Técnico da Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo,
São Paulo, 2011.
AUTOR.. Relatório técnico de Inspeção
das pontes Rio Corrente e Rio Suassuí.
CONCREMAT, São Paulo, 2011.
VALE, Planejamento Estratégico de
Manutenção da EFVM, VALE, Vitória, 2013.