Pontes Ferroviárias

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

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

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

Figura 1.2 - Ponte Maria Pia em construção - "Pont du Douro à Porto 2 por G. Eiffel-Clichy, 1879
Figura 1.3 – Construção da Ponte S. João
Figura 1.4 - Traçado da Linha do Douro (Ermesinde – Caíde)

Figura 1.5 -Traçado da Linha do Minho (Porto - S. Romão)
Figura 1.6 - Traçado da Linha do Minho (S. Romão - Nine)
Figura 1.7 - Traçado da Linha de Guimarães
Figura 1.8 -Traçado do Ramal de Braga
Figura 1.9 – Mapa de cargas máximas admissíveis na rede ferroviária nacional (Instrução de
Exploração Técnica n.º50)

CAPÍTULO 2 - A CONSTRUÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS
Figura 2.1 – Viadutos de Cabeda

Figura 2.2 - Pormenor de impermeabilização do tabuleiro

Figura 2.3 - Modelo de carga 71 da UIC

Figura 2.4 - Modelo de carga SW/O da UIC

Figura 2.5 - Modelo de carga 2000 da UIC

Figura 2.6 – Distribuição por ano de construção das obras analisadas
Figura 2.7 - Passagem Inferior Rodoviária PI 3 ao km 44,894 do Ramal de Braga
Figura 2.8 - Passagem Agrícola - PA 2 ao km 22,415 da  Linha do Douro
Figura 2.9 - Passagem Inferior de Peões – PIP 3 ao km 35,172 da Linha do Douro (Estação de
Paredes)

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

Figura 2.11 - Passagens Inferiores Rodoviárias - Tipo de Estrutura

Figura 2.12 - Passagens Inferiores Agrícolas - Tipos de Estrutura

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

Figura 2.14 - Passagens Superiores Rodoviárias - Tipo de Estrutura

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

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

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

Figura 2.18 –Passagem superior de peões (metálica) ao km 29,971 da Linha do Douro (Estação de
Caíde)

Figura 2.19 – Passagem superior de peões (betão

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

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

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

Figura 2.23 - Pontes e Viadutos Ferroviários - Tipos de estrutura

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
Figura 2.28 -  Quadro deslizante de passagem inferior de peões no troço Caíde- Livração da Linha
do Douro

Figura 2.29 -Sistema de lançamento hidráulico  (macacos hidráulicos e prolongas)

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

Figura 2.32 - Esquema de Suspensão de via

Figura 2.33 - Laje e muretes de guiamento
Figura 2.34 - Quadro de betão armado. Bisel de ataque
Figura 2.35 - Aterro de reforço da zona de suspensão de via
Figura 2.36 - Passagem inferior rodoviária 6, ao km 44.006 do troço Penafiel – Caíde
Figura 2.37 – Fase I
Figura 2.38 - Fase II
Figura 2.39 - Fase III
Figura 2.40 - Fase IV

Figura 2.41 – Fase V

Figura 2.42 - Aparelho de Apoio Elastométrico refª "Lemitrony"
Figura 2.43 - Aparelho de Apoio tipo "Panela" -  Unidireccional (Encontro da Ponte de Caniços)
Figura 2.44 - Aparelho de Apoio tipo "Panela" - refª  Letrony - Unidireccional
Figura 2.45 - Aparelho de apoio tipo "Panela" - refª Letrony - Fixo

Figura 2.47 – Desenho esquemático de junta de dilatação elastomérica de compressão
Figura 2.48 – Pormenor esquemático de junta de dilatação elástica expansível nucleada estrutural
(Tipo Jeene)

Figura 2.49 – Desenho esquemático de junta de dilatação em monobloco de elastómero e aço
Figura 2.50 – Desenho de junta de dilatação metálica
Figura - 2.51 – Desenho esquemático de junta elastomérica modelar
Figura 2.52 – Tipos de juntas de dilatação em pontes e viadutos ferroviários
Figura - 2.53 – Desenho esquemático de junta de dilatação em neoprene armado
Figura 2.54 -  Betão destacado na zona de fixação da   chapa do guarda-corpos
Figura 2.55 - Idem, já com oxidação num dos parafusos
Figura 2.56.–Destaque do betão na zona da chapa inferior de fixação do guarda - corpos
Figura 2.57 - Idem
Figura 2.58 - Posicionamento de parafusos de chapa de fixação de guarda corpos em junta de
dilatação

Figura 2.59 - Idem

Figura 2.60 -   Laje de escada de acesso a passagem superior de peões, com fissuras na face
inferior.

Figura 2.61 -   Fissuras na face inferior da laje de escada, após reparação

Figura 2.62 –  Rampa na zona de ligação ao viaduto rodoviário, podendo-se ver o depósito de terras
soltas e pedras

Figura 2.63 – Vista, de outro ângulo, do depósito de  terras e pedras.
Figura 2.64 -   Deslocamento da rampa em resultado de assentamento diferencial da fundação
Figura 2.65 -   Aumento da largura da junta em cerca de 3 cm
Figura 2.66 - Passagem Superior Rodoviária - km 26,177 da Linha do Douro

Figura 2.67 - Projecto inicial
Figura 2.68 -  Encontro em cofre.Falta de juntas de dilatação
Figura 2.69 - Encontro Perdido. Falta de juntas de dilatação

Figura 2.70 - Aparelho de apoio no Encontro Perdido

Figura 2.71 -  Rotura das ligações do passeio ao muro avenida

Figura 2.72 - Fracturação dos passeios

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

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

Figura 2.75 - Fissura (Encontro em cofre)

Figura 2.76 -  Passeio em falso, por falta de aterro no encontro perdido
Figura 2.77 – Falta de aterro no encontro perdido
Figura 2.78 – Rotação do passeio relativamente ao muro avenida
Figura 2.79 - Parafusos de fixação da chapa do guarda corpos em junta

Figura 2.80 - Erosão do talude do Encontro em cofre

Figura 2.81 – Falta de Caleiras de drenagem

Figura 2.82 - Caleiras de drenagem deslocadas ou partidas

Figura 2.83 - Betão aparente no encontro com  irregularidades

Figura 2.84 –  Betão aparente no tabuleiro com irregularidades

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

Figura 2.86 – Caleira da drenagem complementar
Figura 2.87 - Pormenor do muro de gabiões contendo   o muro de betão armado
Figura 2.88 - Muros de gabiões norte e nascente
Figura 2.89 -  Passagem inferior de peões ao km 30,780 da Linha do Douro
Figura 2.90 –  Vista inferior do tabuleiro da passagem    inferior de peões

Figura 2.91 - Execução do Encontro E1

Figura 2.92 - Aplicação de pré-esforço no Encontro E2

Figura 2.93 -   Instalação dos cabos de pré-esforço do tabuleiro

Figura 2.94 – Pré - laje do tabuleiro
Figura 2.95 -  Colocação de pré-lajes suspensas dos cabos de pré-esforço
Figura 2.96 – Vão entre o encontro esquerdo e o pilar com todas as pré-lajes já instaladas
Figura 2.97 - Montagem de pré – lajes na zona sobre a plataforma ferroviária em período de
interdição nocturna de via e corte de tensão

Figura 2.98 - Armaduras de aço já colocadas no tabuleiro, para início da betonagem do tabuleiro,
em período nocturno

Figura 2.99 -   Ponte de Caniços ao km 35,364 da Linha de Guimarães
Figura 2.100 – Vista da via férrea da Ponte de Caniços
Figura 2.101 - A ponte antiga de via estreita, transformada em atravessamento pedonal e a nova
Ponte de Caniços

Figura 2.102  -  Sensor de deslocamento, LVDT (Costa et al, 2004)
Figura 2.103 - Comparador eléctrico (Costa et al, 2004)
Figura 2.104  - Instalação de inclinómetro. (Costa et al, 2004 )
Figura 2.105 - LVDT instalado no Encontro E1, para medir a abertura da junta de dilatação( Costa et
al, 2004
)
Figura 2.106 - Laboratório móvel de estruturas sob o  terceiro tramo, durante a realização do
ensaio. (
Costa et al, 2004)

Figura 2.107 -  Locomotiva utilizada no ensaio.(Costa et al, 2004 )
Figura 2.108 - Posicionamento do veículo na Posição 1, durante o ensaio. ( Costa et al, 2004 )
CAPÍTULO 3 - A INSPECÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS
Figura  3.1- Silver Bridge, Point Pleasant, West Virginia, 1967

Figura 3.2 – Passagem Inferior Rodoviária ao km 31,786 da Linha do Douro

Figura 3.3 – Fissuras na face inferior com abertura máxima de 2 mm. Extensão total das fissuras
15 m.

Figura 3.4 –  Tampa de caleira técnica partida na Ponte em betão armado pré - esforçado sobre o
Rio Ferreira (via ascendente)

Figura 3.5 – Falta de tampas na caleira técnica no passeio do tabuleiro metálico da ponte antiga
sobre o Rio Ferreira (via descendente)

Figura 3.6 –   Após a inspecção, instalação de cantoneira, na zona em alvenaria e betão, da ponte
antiga, para evitar o roubo das tampas

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.

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

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

CAPÍTULO 4 - A CONSERVAÇÃO DE PONTES FERROVIÁRIAS
Figura 4.1 - Aparelhos de apoio do Pilar E7 da Ponte S João (Janeiro 2007)

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

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

Figura 4.4 - Sistema de segurança e controle de movimentação dos pêndulos
Figura 4.5 - Ponte antiga sobre o Rio Ferreira, após o alargamento (Via Descendente

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

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

Figura 4.8 - Alargamento dos passeios no tabuleiro metálico

Figura 4.9 –   Passagem Superior ao km 9,078 da Linha de Leixões, antes da recuperação.

Figura 4.10 -   Passagem Superior ao km 14,300 da Linha de Leixões, antes da recuperação

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

Figura 4.12 – Idem, num pilar.
Figura 4.13  –    P.S. ao km 14,300 da Linha de Leixões. Armaduras de viga com corrosão.
Figura 4.14 – Idem
Figura 4.15 -   P.S. ao km 9,078 da Linha de Leixões, durante os trabalhos de reabilitação
Figura 4.16 – Idem

Figura 4.17 – Passagem superior rodoviária ao km 14,300 da Linha de Leixões, durante os
trabalhos de reabilitação

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

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

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

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

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

Figura 4.25– Andaime de inspecção ao viaduto do Rego Lameiro. Inicio da construção do novo
viaduto

Figura 4.26–   Aspecto do viaduto do Rego Lameiro,  antes dos trabalhos de beneficiação
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

Figura 4.28 –   Aspecto das alvenarias dos viadutos antes das obras de beneficiação.
Figura 4.29 – Execução dos trabalhos de embasamento dos pilares dos viadutos
Figura 4.30 – Pilar do viaduto após a execução  dos trabalhos de reforço
Figura 4.31 – Desenho de pormenor do tratamento das juntas da alvenaria
Figura 4.32 – Desenho de pormenor de tratamento da juntas entre os tímpano e a abóbada

Figura 4.33 – Pormenor da ligação do novo viaduto de betão armado, ao viaduto de alvenaria
CAPÍTULO 5 - ANÁLISE DE CUSTOS AO LONGO DO CICLO DE VIDA
Figura 5.1 – Comparação de custos de passagens inferiores rodoviárias, a preços actuais

Figura 5.2 – Comparação de custos de passagens superiores rodoviárias, a preços actuais
Figura 5.3 –    Comparação de custos de pontes ou viadutos construídos com duas ou mais vias
ferroviárias, a preços  actuais

Figura 5.4 – Comparação de custos de pontes e viadutos, a preços actuais

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

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.

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


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.

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


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.

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


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.

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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.

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


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gura 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.

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

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.

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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.

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


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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.

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

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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.

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Figura 1.8 -Traçado do Ramal de Braga

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

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
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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

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

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.

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

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

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


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.

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


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/m
2, 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/m
2
. Em sistemas de dupla camada a espessura de cada uma das
membranas não deve ser inferior a 3 mm.

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


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.


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.
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

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


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.

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

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.

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


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.

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


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

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


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.

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

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.

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

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.

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Figura 2.6 – Distribuição por ano de construção das obras analisadas

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

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

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


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

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

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

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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.

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

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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;

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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.

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

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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.

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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.

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


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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)
ao km 29,971 da Linha do Douro
(Estação de Caíde)

Figura 2.19 – Passagem superior de peões (betão
                      pré-fabricado), ao km 39,450 da Linha do
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.

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

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

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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.

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

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.

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Figura 2.23 - Pontes e Viadutos Ferroviários - Tipos de estrutura

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


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

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


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

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.

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

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.

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


    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
Éconstruída 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:

xEstratificação horizontal média – 30 m;
xEstratificação horizontal errática – 7 m;
xUma 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:

x20 trados de reconhecimento;
x12 poços de reconhecimento;
x10 auscultações de plataforma (poços de prospecção/ensaios de penetrómetro ligeiro)
x34 ensaios com penetrómetro dinâmico ligeiro;
x20 ensaios com penetrómetro dinâmico pesado;
x26 sondagens mecânicas
x10 perfis sísmicos de refracção;
xEnsaios 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

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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.

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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:

xJuntas 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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xJuntas 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.

xJuntas 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.

xJuntas 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.

xJuntas 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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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

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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
chapa do guarda-corpos
   Figura 2.55 - Idem, já com oxidação num dos parafusos

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
inferior de fixação do guarda - corpos
Figura 2.57 - Idem

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
fixação de guarda corpos em junta de
dilatação
Figura 2.59 - Idem

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
superior de peões, com fissuras na face
inferior.

Figura 2.61 -   Fissuras na face inferior da laje de escada,
após reparação


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
rodoviário, podendo-se ver o depósito de
terras soltas e pedras
    Figura 2.63 – Vista, de outro ângulo, do depósito de
terras 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
assentamento diferencial da fundação
Figura 2.65 -   Aumento da largura da junta em cerca de
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

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%
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
de dilatação
Figura 2.69 - Encontro Perdido. Falta de juntas 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
ao muro avenida
Figura 2.72 - Fracturação dos passeios

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
(Encontro em cofre)
Figura 2.75 - Fissura (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
encontro perdido
Figura 2.77 – Falta de aterro no 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

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% &
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
irregularidades

      Figura 2.84 –  Betão aparente no tabuleiro com
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

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% (
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.

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

&
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
avenida. Caleira de drenagem
complementar
Figura 2.86 – Caleira da 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
o muro de betão armado

Figura 2.88 - Muros de gabiões norte e nascente

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

Figura 2.89 -  Passagem inferior de peões ao km 30,780 da
Linha do Douro

    Figura 2.90 –  Vista inferior do tabuleiro da passagem
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

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

&
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

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

& $
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
tabuleiro
Figura 2.94 – Pré - laje do tabuleiro

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

&

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

Figura 2.97 - Montagem de pré – lajes na zona sobre a
plataforma ferroviária em período de
interdição nocturna de via e corte de
tensão

Figura 2.98 - Armaduras de aço já colocadas no
tabuleiro, para início da betonagem
do tabuleiro, em período nocturno

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.

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

& &
2.2.8.1. Ensaios da Ponte de Caniços

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

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.

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

& '
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;
) *
Deslocamentos verticais a meio vão dos 7 tramos do tabuleiro;
+
*
Rotações em duas secções de extremidade de um vão;
, *
Abertura das juntas de dilatação do tabuleiro nas suas extremidades e deslocamentos
relativos entre este e o apoio do Pilar P2;
-
*
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
al, 2004
)
Figura 2.103 - Comparador eléctrico (
Costa et al, 2004)

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

& (
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,
2004
)
Figura 2.105 - LVDT instalado no Encontro E1, para
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.

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

'

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

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

'

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.

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

' (

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.

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

(
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:

xInspecção 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;

xInspecções 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,

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

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

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

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

(
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

xDescasque de betão na zona inferior do tabuleiro, devido à passagem de cargas elevadas;
xFissuras na zona inferior do tabuleiro, com abertura máxima de 2 mm;

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

Passagens Inferiores Agrícolas

xTampas de caleira de telecomunicações e sinalização partidas ;
xFalta de tampas de caleira de telecomunicações e sinalização ;

Pontes
xFalta de tampas de caleira de telecomunicações e sinalização (figura 3.4);
xTampas de caleira de telecomunicações e sinalização partidas (figura 3.5);

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(
xJuntas entre pedras de alvenaria aparelhada abertas no sentido vertical (figura 3.8);
xFissuras em pedras de alvenaria aparelhada, com a largura de 3 mm de espessura (figura
3.9);
xEscada de acesso a passeio de visita de tabuleiro metálico, solta;
xRebites de fixação, de corrimão a prumos do guarda – corpos, ocos;
xFalta de cabeça de rebite de ligação de prumos a guarda – corpos.

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



Figura 3.6 –   Após a inspecção, instalação de cantoneira,
na zona em alvenaria e betão, da ponte
antiga, para evitar o roubo das tampas
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.

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

( $

Figura 3.8 – Juntas entre pedras da alvenaria, abertas
no sentido vertical

Figura 3.9 – Juntas abertas e fissuras com 3 mm de
abertura. Escorrências da drenagem, por
inexistência de tubos de queda

Pontões

xEflorescências nas alvenarias;
xQuebra – águas partido.

Passagens Hidráulicas

xManilha fissurada;
xDensa vegetação sobre o parapeito

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

B C D
E F F
B B
G
G
G
G G
C
G
H
E
D
B C
B G
I J K L M N
B
I J K L M N
C
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:

x01 – Obra de arte;
x02 – Muros;
x03 – Taludes;
x04 - Hasteais;
x05 – Tímpanos;
x06 – Pilares;
x07 – Abóbada;
x08 – Moldura;
x09 – Via;
x10 – Murete guarda – balastro
x11 – Passeios;
x12 – Guarda Corpos;
x13 – Drenagem;
x14 – Juntas de dilatação;
x15 – Outro componente.

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

x01 – Obra de arte;
x02 – Muros;
x03 – Taludes;
x04 – Encontros;
x05 – Aparelhos de apoio;

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

( %
x06 – Pilares;
x07 – Tabuleiro;
x08 – Estrutura de suporte do tabuleiro;
x09 – Via;
x10 – Muro Guarda – balastro;
x11 – Passeios;
x12 – Guarda – Corpos;
x13 – Drenagem;
x14 – Juntas de dilatação;
x15 – Protecção de superfície;
x16 – 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:

xFrequência de inspecções dos vários tipos de estruturas;

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

( '
xNomeação e qualificação dos inspectores;
xO modo como é efectuado o “inventário de pontes”, o seu nível de detalhe e a política de
actualizações;
xOs tipos de relatórios que são elaborados para os vários tipos de inspecção;
xA utilização de processamento de informação automática, na inspecção e no inventário
dessa informação;
xO processo de distribuição, revisão e avaliação dos relatórios de inspecção;
xO 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.

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

( (
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.

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

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:

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

xRegistar 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;
xIdentificar a dificuldade ou falta de acessos, a eventual necessidade de autorizações de
acesso;
xIdentificar os riscos inerentes à realização da inspecção;
xObter tabela de marés, no caso de obras em cursos de água, para evitar ser apanhado pelo
fluxo da maré;
xLocalizar a eventual existência de câmaras de acesso a galerias ou outras estruturas
enterradas;
xIdentificar tampas de acesso, portas ou grelhas que seja necessário remover antes da
inspecção;
xIdentificar a presença de atravessamentos estruturais ao longo da ponte em madeira, caso
em que o responsável da obra deve ser avisado;
xIdentificar 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;
xInformar 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.
xInformar 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;
xIdentificar as necessidades quanto à utilização de ferramentas, outros equipamentos, ou
qualquer tipo de assistência durante as inspecções;
xIdentificar 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;
xIdentificar galerias de acesso que estejam bloqueadas, ou cujo depósito de sedimentos
impeça uma inspecção detalhada;
xIdentificar os constrangimentos existentes do ponto de vista ambiental, científico ou de
património histórico, que possam condicionar as inspecções;

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

xFazer a demarcação das estruturas adjacentes, procurando a sua clarificação da parte do
responsável pela estrutura;
xIdentificar qualquer informação necessária levar para a inspecção, nomeadamente registos,
relatórios, desenhos, registos de observações monitorizadas;
xNo 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
xElaborar 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:

xEstabelecer o índice do estado geral de conservação;
xIdentificar a natureza, severidade e extensão dos defeitos;
xVerificar a taxa de deterioração relativamente às inspecções anteriores;
xIdentificar 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:

xQualquer deformação da estrutura;
xPartes da estrutura com falta de verticalidade, inclinação, curvatura, desalinhamento,
deformação, ou qualquer distorção;
xFissuras, fendas ou rasgos em elementos da estrutura;
xElementos da estrutura em falta;
xMovimento, distorção e estado das ligações da estrutura;
xEstado de conservação da pintura, galvanização e de outros tratamentos de protecção;
xCorrosão das chapas dos aparelhos de apoio e dos parafusos, segurança das fixações e
existência de fissuras nas soldaduras;
xEstado de conservação das zonas inferiores das fundações ou estacas que não estão
enterradas;
xSinais de movimentos da fundação, deslizamento ou assentamento que possam afectar a
estrutura;
xSinais de abaixamento, elevação, alinhamento deficiente, fendas ou movimentos do solo, da
via ou de estruturas adjacentes;
xIndicação de defeitos nos sistemas de impermeabilização;
xMovimentos nas juntas de construção;

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xDeterioração do betão, madeira ou outros materiais;
xExcessiva degradação devido à acção do tempo ou do uso;
xSinais de perda, deslocamento, ou falta de balastro, outros materiais ou equipamentos,
xDefeitos na ligação dos equipamentos à estrutura;
xAcesso de manutenção perigoso ou facilidade de quedas;
xDanos acidentais significativos incluindo os devido a colisões na ponte;
xPresença de vegetação que afecta a estrutura;
xPresença de cheias ou sinais das mesmas;
xSinais de excesso de carga devido ao armazenamento de materiais sobre a estrutura;
xRisco para a estrutura da acumulação de entulhos, armazenamento de combustíveis, ou
resíduos perigosos;
xObstrução de zonas de abrigo;
xFalta ou anomalias nos sinais de indicação de necessidade de ter espaço livre nos acessos
e refúgios;
xExistência de vandalismo, graffitis e entrada sem autorização;
xExistência 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;
xAlterações na natureza ou extensão do uso da estrutura ou evidência de construção ou
desenvolvimento de trabalhos em zonas adjacentes;
xAlterações ambientais que possam conduzir a uma rápida deterioração da estrutura ou
afectar a sua segurança;
xQualquer alteração significativa na taxa de deterioração ou de evolução de defeitos;
xQualquer trabalho pedido antes da próxima inspecção;
xQuaisquer 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;
xLeitura 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:

xQualquer movimento anormal ou evidência de assentamento na camada de balastro,
aparelhos de apoio, ou outros suportes;
xFlexão excessiva, torção, folga ou vibração;
xQualquer movimento diferencial ou de separação de partes da estrutura;
xQualquer viga que se eleve em relação aos aparelhos de apoio;
xQuais os elementos da estrutura que foram observados;
xQualquer 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:

xQualquer sinal de deterioração, distorção, ou inadequado funcionamento das juntas de
dilatação e aparelhos de apoio;
xDeslocamento para fora do seu alinhamento, ou perda de óleo por bombagem;
xCurso insuficiente dos aparelhos de apoio para os respectivos movimentos admissíveis;
xDeterioração do estado de conservação das juntas de dilatação e dos aparelhos de apoio;

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xMau funcionamento, qualquer assentamento local ou problema nos suportes;
xEvidência de espaço insuficiente para a junta de dilatação funcionar;
xFolga ou deslocamento vertical de uma parte relativamente à outra na junta;
xPercolação de água;
xPerda 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:
xQualquer evidência de assentamento em bases de apoios, aparelhos de apoio, treliças, etc;
xExcessiva deflecção, torção, folgas e vibrações;
xQualquer separação ou movimentos diferenciais de partes da estrutura, verticais ou
horizontais;
xQualquer viga que saia fora dos seus apoios;
xAs peças da estrutura observadas sob a acção das cargas;
xQuaisquer 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:

xO 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;
xQualquer 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;
xQualquer alteração significativa nas leituras de equipamentos de monitorização;
xQuaisquer 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:

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

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xApós a ocorrência acidental ou deliberada de danos na estrutura ou em partes da estrutura;
xQuando um relatório recebido pelo responsável da estrutura indique que a segurança ou a
integridade da estrutura tenham sido comprometidas;
xQuando 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:

xO Órgão da empresa de empresa de infra-estrutura ferroviária responsável pela estrutura;
xUma identificação própria da estrutura;
xA data e o tipo de inspecção;
xA 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.

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

(
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:
xTabuleiro
xApoios extremos
xApoios 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:

xManutenção realizada em intervalos específicos;
xManutenção 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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xTrabalhos 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;
xNas estruturas de alvenaria, o preenchimento de juntas, injecções, aplicação de
camadas de revestimento, no caso de avarias superficiais generalizadas;
xA 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.)
xNo 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,
xA manutenção da eficácia dos dispositivos de drenagem das alvenarias afim de evitar
infiltrações ou esforços prejudiciais;
xA manutenção corrente dos dispositivos de recolha e evacuação das águas;
xA 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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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 :

xEm 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;
xReposição de paramentos através da colocação em obra de betão, argamassas projectadas,
ou betão colado;
xSubstituição da camada de impermeabilização, execução de novos sistemas de evacuação
de água;
xReposição de juntas de dilatação;
xTratamento de fissuras por injecções, calafetagem, cobre – juntas, pregagens e grampos;
xInjecções e colocação em obra de tirantes passivos e activos;
xA substituição ou regeneração de materiais cujas características já sejam insuficientes para
o desempenho esperado dos mesmos;
xA 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;

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

$
xParagem 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:

xDefeitos na impermeabilização ou inexistência da mesma;
xFissuração, 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;
xDefeitos 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

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

%
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:

xDimensionamento das obras com elevada percentagem de pré-esforço;

xExecução cuidadosa das ancoragens e dos acoplamentos;
xVerificação do recobrimento das armaduras, utilizando métodos apropriados, antes e depois
das betonagens;

xControle de qualidade, com registos das operações de tensionamento dos cabos de pré-
esforço, das caldas de injecção e da injecção das bainhas;

xFiscalização dos trabalhos por pessoal com formação e experiência adequada;
xFormação 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

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

'
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
O17,4 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.

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

(
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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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,

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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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:

xCargas por eixo no tráfego de mercadorias;
xVelocidade 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:

xO pavimento das pontes em alvenaria pode ser reforçada através da execução de novas
lajes em betão e/ou reforço dos muros tímpanos;
xOs tabuleiros pré-esforçados podem ser reforçados através da instalação de pré-esforço
adicional;
xOs 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;
xOs muros e encontros podem ser reforçados por ancoragens ao terreno, injecção de solos,
e transferência de cargas para micro-estacas;
xExecução 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.

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

$
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
P

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

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


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).

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

%

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.

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

&
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:
xEmulsão betuminosa;
xTela asfáltica armada colada a quente;
xBetuminoso 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
de Leixões, antes da recuperação.
Figura 4.10 - Passagem superior ao km 14,300 da
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

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
Armaduras a descoberto, com
corrosão em viga e pilar.

Figura 4.12 – Idem, num 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.
Armaduras de viga com corrosão.
Figura 4.14 – Idem

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:

xMontagem de andaime;
xLevantamento da localização e identificação das zonas a reparar;
xSaneamento dessas zonas através de demolição e posterior remoção, do betão deteriorado;
xLimpeza das armaduras e da superfície do betão com jacto de areia húmida;
xSubstituição das armaduras que apresentem grau elevado de corrosão. Os estribos a
substituir serão empalmados nas faces visíveis das vigas;
xBarramento 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;
xProjecção 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.

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

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

Figura 4.16 – Idem

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

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

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.
Obra já reabilitada
Q
Figura 4.21 – P.S. ao km 14.300.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.

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

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
Lameiro. Inicio da construção do novo
viaduto

Figura 4.26– Aspecto do viaduto do Rego Lameiro,
antes dos trabalhos de beneficiação

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).

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

$

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
Q
Figura 4.28 – Aspecto das alvenarias dos viadutos
antes das obras de beneficiação.

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.

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


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:

xAbertura de poços para reforço das fundações dos pilares e dos encontros;

xEnchimento 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;

xExecução 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
pilares dos viadutos
Figura 4.30 –   Pilar do viaduto após a execução
dos trabalhos de reforço

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

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

%
xExecução 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;

xExecução 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;

xAlegramento 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

xExecução de atirantamento das abóbadas pelo seu intradorso consistindo na introdução em
cada junta horizontal (equidistantes cerca de 0,40 m) de 3
R12 de aço A 400 N.

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

&
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

xAlegramento 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;

xAlegramento, 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;

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

'

Figura 4.33 – Pormenor da ligação do novo viaduto de betão armado, ao viaduto de alvenaria
xExecução 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
R 32 sobre
cada reforço vertical;

xSuspensão 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.

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

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

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

(
xColocação de novas travessas, de balastro e de novas fixações dos carris;

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

xInstalação dos novos postes de catenária e retirada dos existentes;

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

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

$
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:

xA vida útil de projecto, que é o período de tempo que vai até à despassivação das
armaduras;
xA 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;

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

$
xVida 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)

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 = A
s /c

Em que A
s = 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:


FSPP
n = 1 / (1+i)
n

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

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.

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
S T U V W X Y Z
S
[ U S \ ]
W X Y Z
S
[ U ^ _ ]
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W X Y Z
S U ^ V a
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[ c u m ] m n o p q q r n o q ] m o s p n l r n n n ] x o t p t u r y q p l o v m q ] n n m p m o r o t m ] l s s p n l r l m p s m m w s p m s t ] n q o p u l r u ] q m s p s m r
[ c t m ] m n o p q q r t u x ] o m x p m l r t m s ] s w w p o q r w p x q v l w ] o m s p l x r t s x ] q o l p q x r l t p q w l t o p o u n ] l u o p w n r u ] s u t p o w r
[ c m m ] m n o p q q r l o o ] x s s p m t r u u u ] u x s p w m r l l p u x v l q ] u u m p x u r u t s ] o o q p u s r l t p x x l x x p s l x ] u l q p s u r l ] t t m p l q r
[ c w m ] m n o p q q r m l n ] n t o p t l r t o t ] o s o p q n r y w p o m v l n ] l u u p w n r m l s ] w n q p s s r l s p q q u s q p q q u s ] q t s p u o r l ] s q u p u t r
[ c s m ] m n o p q q r u l w ] n o m p t t r u l x ] n l t p s s r q p n o v l q ] q l o p m t r u t u ] t u u p q o r l l p q q l m q p n q u l ] l u q p l o r l ] s w q p q l r
[ c x m ] m n o p q q r t l t ] o n o p t u r m m w ] l n s p x w r m l p x n v u q ] m x n p w o r m x q ] l w m p t m r l m p w s u l m t u ] u o q p n u r u ] l o s p s x r
[ c n m ] u t o p x n r u l m ] s s l p n l r m w o ] o o o p t n r l l m p u o v u q ] u t o p o x r m n m ] m x o p l t r l m p o l o u p u t u ] w l w p t n r u ] w u q p x q r
z {
b
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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.

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

OBRA CUSTO PROJ.
CUSTO
PREV.CONST.
CUSTO REAL
CONST.
DESVIO
CUST.CT
CUSTO FISC.
CUST.REAL
TOTAL
VÃO
(m)
ÁREA
TAB.
(m)
CUST.
UNIT/m² de
VÃO
CUSTO
UNIT/m²
TABULEIRO
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[ c V t t ] o o q p t n r o l ] s t s p t w r l q s ] l o x p u s r l w p n o v m ] n n w p q x r l l w ] q x u p x l r n p m l q o p u l t ] s o o p l t r l ] q w t p x n r
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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
S T U V
W X Y Z
S
[ U S \ ]
W X Y Z
S
[ U ^ _ ]
W
S `
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W X Y Z
S U ^ V a
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[ c u s u o p l l r u m w ] q u n p l n r t l t ] w o x p u t r u x p o n v w ] t t l p l w r t l o ] w w x p m o r l t p q q u l l p l u m ] w n l p t w r l ] w l t p s t r
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[ c m n m w p t w r l n q ] s m w p x o r m t x ] o o x p n t r l m u p m s v x ] m m w p o s r m m s ] u n o p l m r s p l q l m m p t x t ] l s u p l w r t ] q o u p l m r
[ c s w u x p s q r s s l ] o n w p m x r l ] q u n ] o s q p o q r w w p m m v l x ] m o u p t t r l ] q m s ] o n q p n t r l q p q o l u n p o l q t ] x s m p u l r n ] l u u p m t r
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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.

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

S T U V
W X Y Z
S
[ U S \ ]
W X Y Z
S
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W X Y Z
S U ^ V a
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[ c V m n m w p t w r m s ] n x s p o s r m s ] q x n p x w r y l p x q v x n t p t m r m x ] x q x p m m r s p n q n m p t u x ] q l w p n q r w s w p x o r
[ c V w w u x p s q r m s ] o q u p t u r m x ] s o w p t w r l p s o v n l q p n u r m o ] q t t p x x r s p u q x s p n n x ] o q n p s x r s t x p n q r
[ c V s u ] q w l p w w r s q ] w w m p q w r l x o ] l x t p m l r l o w p n o v t ] q m w p o w r l n m ] u x q p o l r s p q q x m p m t q ] x l l p n u r u ] m x s p x s r
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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
S T U V
W X Y Z
S
[ U S \ ]
W X Y Z
S
[ U ^ _ ]
W
S `
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W X Y Z
S U ^ V a
W
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W X Y Z
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[ c t u w ] q m n p u l r x u x ] m o m p x x r o m w ] u l w p w x r u o p o t v w m ] w t n p o t r l ] q u m ] n q u p x l r l l p q q l o w p m o t ] l s t p n n r w ] u m w p x l r
[ c m u q ] m m t p w x r w w n ] x w o p q q r x x l ] m w w p m u r t n p q x v m t ] o x u p o s r n t w ] n x l p o w r l l p m q l m u p t x t ] t u u p l q r w ] n x w p u w r
[ c s l t ] m t u p o n r l n q ] s m w p x o r w q s ] o q w p q s r l n q p s l v u n ] n o t p w o r w m o ] u t l p s t r l u p q q l m n p n m w ] x s o p t q r t ] s o l p q x r
[ c x l w ] m l l p o w r u t w ] x q l p w l r w n l ] w n t p l w r l m s p x w v t t ] l w q p u m r s t q ] l m w p t m r l u p n q l x u p t m o ] u t q p l q r t ] s w s p m l r
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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.

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.
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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.

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

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Tabela 5.6 – Custos, à data da conclusão, de algumas das passagens superiores rodoviárias construídas no troço
Penafiel – Caíde da Linha do Douro

S T U V W X Y Z
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W X Y Z
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[
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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

S T U V
W X Y Z
S
[ U S \ ]
W X Y Z
S
[ U ^ _ ]
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S U ^ V a
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[
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[
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[
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[
Y
x l q ] t w u p s w r n s x ] w s s p l n r l ] q n q ] s w u p x x r u m p w s v m x ] w m n p x u r l ] l t n ] w w m p l w r u t u p q q u o q q p q q m ] o q x p w s r t o u p s q r
[
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n l ] l n w p u n r l x o ] t o m p t n r l u t ] x u m p n u r y t l p q t v w ] m m t p n o r l t q ] t w m p q q r u u p q q u x w p q q w ] o u w p l n r m x m p q l r
[
Y
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[
Y
l l m ] x m t p n w r m l s ] l q n p n l r m o w ] l n t p q s r l o p q q v u l ] x n n p q w r w u l ] x l m p o x r l q q l l t q w ] u l x p l w r m s l p s o r
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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.

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

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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
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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),

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.

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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
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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
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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):

xNatureza dos materiais;
xQualidade dos materiais;
xAumento da severidade dos Regulamentos de Cálculo;
xDisposições construtivas;
xQualidade de execução;
xVigilância 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,

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.

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


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.

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.

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

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6. CONCLUSÕES
6.1 – Considerações finais
A construção destas obras de arte teve lugar em um dos dois cenários seguintes:

xVia férrea encerrada à exploração, com liberdade total para desenvolver os trabalhos de
construção;

xVia 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.

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

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:
xO dimensionamento especifico dos pilares para um choque de um comboio;
x O  dimensionamento de armaduras específicas para ligação à terra das armaduras de aço,
para protecção das correntes de tracção da catenária;
xA  execução do cimbre de construção do tabuleiro, condicionado pela distância à catenária,;
xA  colocação de painéis de protecção das pessoas em relação à catenária;
xOs  custos de construção, que são grandemente influenciados pelas próprias condições de
exploração da via férrea.

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.

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

%
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.

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

%
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.

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

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