UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
GUILHERME ALBERTO SERAFIM
GUSTAVO ARLINDO ALTHOFF
SISTEMAS INÉDITOS ADOTADOS PARA AS OBRAS DE RESTAURAÇÃO E
REABILITAÇÃO DA PONTE HERCÍLIO LUZ
Palhoça
2017
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Transferência de Carga na Ponte Hercílio Luz: Descrição e Objetivos, Notas de aula de Metodologia
As etapas da transferência de carga na ponte hercílio luz, que está interditada desde 2017 devido à falha de uma barra de olhal. O processo envolve a construção de estruturas auxiliares superiores (eas) para facilitar a troca de barras de olhal e a reabilitação da ponte. O texto detalha as fases da transferência de carga, a montagem das eas, e os objetivos específicos da operação.
Tipologia: Notas de aula
2022
1 / 97
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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
GUILHERME ALBERTO SERAFIM
GUSTAVO ARLINDO ALTHOFF
SISTEMAS INÉDITOS ADOTADOS PARA AS OBRAS DE RESTAURAÇÃO E
REABILITAÇÃO DA PONTE HERCÍLIO LUZ
Palhoça 2017
GUILHERME ALBERTO SERAFIM
GUSTAVO ARLINDO ALTHOFF
SISTEMAS INÉDITOS ADOTADOS PARA AS OBRAS DE RESTAURAÇÃO E
REABILITAÇÃO DA PONTE HERCÍLIO LUZ
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título de Engenheiro Civil Orientador: Prof. Acácio Garibaldi S. Thiago Filho Palhoça 2017
Dedicamos o presente trabalho a nossa família, em especial aos nossos pais, amigos e orientador que estiveram sempre presentes e nos orientado nas nossas vidas e caminhada acadêmica.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos primeiramente as nossas famílias pelo suporte continuo e incondicional a escolha de nossa carreira como Engenheiros Civis. Agradecemos ao nosso professor e orientador Engenheiro Acácio Garibaldi S. Thiago Filho por ter nos aceitado como orientandos e por nos dar total atenção sempre que precisamos no decorrer da graduação. Agradecemos aos nossos colegas e amigos que sempre estenderam a mão em casos de necessidades, e estimularam ainda mais nossa vontade de elaborar o presente trabalho. Eu, Gustavo Arlindo Althoff, deixo um agradecimento em especial a minha família e namorada por terem me apoiado desde o início da graduação, que mesmo em momentos difíceis puderam estar me auxiliando no decorrer desses cinco anos. Eu, Guilherme Alberto Serafim, agradeço todo apoio dado pela equipe do DEINFRA das obras da Ponte Hercílio Luz e ao corpo técnico das empresas participantes, agradeço a minha família que esteve comigo nos momentos mais difíceis dessa caminhada dando total apoio. E por fim, agradecemos a Deus por toda saúde e paciência que nos foi dada, possibilitando que nos vencêssemos mais uma etapa de nossas vidas com muito sucesso.
RESUMO
Famoso cartão postal da grande Florianópolis, símbolo do Estado de Santa Catarina, patrimônio histórico, arquitetônico e artístico tombado pelo IPHAN, a Ponte Hercílio Luz que é a única no mundo com tais características, construída entre 1922 e 1926, que ao longo dos seus 91 anos passou por várias intervenções e interdições do tráfego, finalmente está sendo reabilitada e restaurada. O presente trabalho apresenta aos métodos utilizados para reabilitação e restauração da Ponte, no intuito de trazê-la a funcionamento novamente. Esses métodos utilizados são novos no Brasil, como por exemplo, a transferência de carga, que é um sistema bem complexo devido ao estado que a Ponte se encontra, feito através do içamento do vão central, porém é o método, estudado e analisado, mais simples para a reforma da Ponte. Palavras-chave: Ponte Hercílio Luz. Restauração do Patrimônio. Transferência de Carga. Estrutura Metálica.
ABSTRACT
The famous postcard of the great Florianopolis, symbol of the state of Santa Catarina, the historical, architectural and artistic heritage of IPHAN, the Hercílio Luz Bridge, which is the only bridge in the world with such characteristics, built between 1922 and 1926, its 91 years has undergone various interventions and traffic interdictions, is finally being rehabilitated and restored. The present work refers to the methods used for rehabilitation and restoration of the Bridge, in order to bring it back to work again. These methods are new in Brazil, for example, the transfer of cargo, which is a very complex system due to the state that the bridge is made through the lifting of the central span, but the method, studied and analyzed, is simpler for the reform of the Bridge. Keywords: Hercílio Luz Bridge. Heritage Restoration. Load Transfer. Metal structure.
LISTA DE TABELAS
- Figura 1– Construção da Ponte Hercílio Luz
- Figura 2-Construção da Ponte Hercílio Luz
- Figura 3-Modelos de escolha para construção da Ponte Hercílio Luz
- Figura 4- Ponte Hercílio Luz
- Figura 5-Ponte Silver Bridge em Ohio.
- Figura 6-Colapso da Silver Bridge em 1967.
- Figura 7-Retirada do Pavimento Asfáltico.
- Figura 8-Ponte Hercílio Luz em Maio de 2017.
- Figura 9-Barras de olhal Ponte Hercílio Luz.........................................................................
- Figura 10-Distribuição de carregamento de Trem-tipo
- Figura 11- Ponte 25 de Abril - Portugal
- Figura 12 - Esquema da fogueira e macaco hidráulico
- Figura 13-Esquema da Fogueira.
- Figura 14-Gráfico tensão-deformação
- Figura 15-Processo de fabricação de perfil soldado
- Figura 16-Processo básico de soldagem MIG/MAG
- Figura 17-Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido.
- operações de elevação. Figura 18 - Projeção da ponte e planta com numeração dos alinhamentos dos macacos para
- Figura 19 - Esquema da fogueira dos calços
- Figura 20 - Calço superior.
- Figura 21- Ação do apoio e do macaco hidráulico na face inferior do calço.
- Figura 22 - Tensões de Von Mises com aplicação da carga na zona do macaco.
- Figura 23 - Posição deformada com a ação dos macacos.
- Figura 24 - Tensão de von Mises para a ação do apoio.
- Figura 25 - Posição deformada para a ação do apoio.
- Figura 26-Elevação geral das estruturas auxiliares superiores...............................................
- Figura 27 - Classificação dos eletrodos revestidos para aços carbono
- Figura 28 - Partes constituintes de uma broca
- Figura 29 - Plataforma elevatória com braço articulado
- Figura 30 - Vigas longitudinais de apoio das EAS do vão pênsil
- Figura 31 - Nomenclatura das torres do vão pênsil
- transversal............................................................................................................................ Figura 32 - Vista frontal da Torre TB15 com a disposição dos contraventamentos do eixo
- Figura 33 - Travamento parafusado entre torres.
- Figura 34 - Sistema de estaimento das EAS
- Figura 35 - Vista das travessas e apoio dos macacos
- Figura 36 - Disposição do método de montagem
- Figura 37 - Torres auxiliares superiores dos viadutos de acesso lado ilha
- Figura 38 - Montagem da torre TB04 com plataforma de 16m
- Figura 39 - Sistema de travamento longitudinal das EAS
- Figura 40 - imagem representativa de um strain gage
- Figura 41 - Monitoramento estrutural
- Figura 42 - Estaiamento Provisório.
- Figura 43 - Cavalete de apoio para as barras de olhal.
- Figura 44 - Central master de monitoramento.......................................................................
- Figura 45 - Esquema hidráulico para elevação da ponte.
- Figura 46 - Dispositivo de alívio de tensão do cabo pendural para permitir o corte
- Figura 47 - Sequência de desmontagem dos cabos pendurais.
- Figura 48 - Detalhe do cabo pendural após o corte
- Figura 49 - Suporte de apoio das barras de olhal no topo das EAS do vão pênsil
- Figura 50 - Dispositivo de corte para as barras de olhal
- Figura 51 - Sequência de desmontagem das barras de olhal
- Figura 52 - Dispositivo de remoção dos pinos das barras de olhal
- Figura 53 - Esquema hidráulico para abaixamento do vão central.
- Figura 54 - Ilustração da movimentação da treliça a fase 4.
- Figura 55 - Sequência de desmontagem das barras de olhal da treliça do vão pênsil
- Figura 56 - Diagonais a reforçar durante a transferência de carga.
- Figura 57 - Esquema do plano transversal entre montantes do lado Norte e Sul.
- Figura 58 - Fogueira.
- Figura 59 - Fogueira.
- Figura 60 - Calço tubular externo e calço superior................................................................
- Figura 61 - Calços tubulares externos e internos.
- Figura 62 - Elevação de 100mm na etapa 02 da fase
- Figura 63 - Detalhe dos macacos hidráulicos e calços tubulares
- Figura 64 - Detalhe do macaco de 50ton
- Figura 65 - Detalhe do sistema de travamento para o corte do cabo pendural........................
- Tabela 1 -Teor de carbono em cada classe
- Tabela 2 - Aços patináveis fabricados no Brasil
- treliça, barra de olhal e EAS. Tabela 3-Força Máxima (F) em toneladas, estimada por alinhamento de macaco (A). Inclui
- Tabela 4 - Resistência elástica do apoio.
- Tabela 5 - Grupos de macacos hidráulicos............................................................................
- Tabela 6 - Forças de elevação.
- Tabela 7- Distribuição dos sensores nas estruturas da Ponte Hercílio Luz.............................
- Tabela 8 - Proporção de esforço axial máximo face aos valores de projeto.
- 1 INTRODUÇÃO SUMÁRIO
- 1.1 OBJETIVOS
- 1.1.1 Objetivos Gerais
- 1.1.2 Objetivos específicos
- 1.2 PROBLEMÁTICA
- 1.3 METODOLOGIA........................................................................................................
- 1.4 JUSTIFICATIVA
- 2 REVISÃO BIBLIOGRAFICA.....................................................................................
- 2.1 HISTÓRICO
- 2.2 REABILITAÇÃO DA PONTE HERCÍLIO LUZ
- 2.3 TRANSFERÊNCIA DE CARGA
- 2.3.1 Transferência de Carga na Ponte Hercílio Luz
- 2.4 ESTRUTURA METÁLICA
- 2.4.1 Vantagens e desvantagens do aço estrutural
- 2.4.2 Propriedades dos aços estruturais
- 2.4.3 Tipos de aços estruturais
- 2.4.3.1 Aço-Carbono
- 2.4.3.2 Aços de baixa liga
- 2.4.4 Perfis Soldados
- 2.4.5 Ligações
- 2.4.5.1 Ligações com conectores
- 2.4.5.1.1 Conexões parafusadas
- 2.4.5.1.2 Rebites
- 2.4.5.2 Ligações soldadas...................................................................................................
- 2.4.5.2.1 Tipos soldagem
- 2.4.5.2.2 Defeitos na solda
- 3 TRANSFERÊNCIA PRÉVIA DE CARGA
- 3.1 EQUIPAMENTOS E FERRAMENTAS......................................................................
- 3.1.1 Equipamentos:
- 3.1.2 Ferramentas:
- 3.2 PESSOAL:
- 3.3 PROCESSO DE TRANSFERÊNCIA INICIAL DE CARGA.
- 3.3.1 Solução Adotada......................................................................................................
- 3.3.2 Fogueiras.
- 3.3.3 Calços Superiores:
- 3.3.3.1 Modelo de Cálculo
- 3.3.3.2 Resultados
- 3.3.4 Calços Exteriores.
- 3.3.4.1 Verificação ao Esforço Axial.
- 3.3.4.2 Verificação ao Esforço Transversal.
- 3.3.5 Calços Interiores:
- 3.3.5.1 Verificação ao Esforço Axial.
- 3.3.5.2 Verificação ao Esforço Transversal.
- 3.4 PREPARAÇÃO DOS HIDRÁULICOS.
- 3.5 CONTROLE DE CARGA E TOPOGRÁFICO.
- 3.5.1 Controle de Carga.
- 3.5.2 Controle Topográfico.
- 4 ESTRUTURAS AUXILIARES SUPERIORES
- 4.1 MATERIAIS
- 4.1.1 Materiais permanentes
- 4.1.1.1 Chapas e perfis de aço
- 4.1.1.2 Parafusos
- 4.1.2 Materiais consumíveis
- 4.1.2.1 Eletrodo de solda
- 4.1.2.2 Brocas, Discos de corte e de rebarbar
- 4.2 OPERAÇÃO DE MONTAGEM..................................................................................
- 4.2.1.1 Vão pênsil
- 4.2.1.2 Preparação dos trabalhos
- 4.2.1.3 Montagem das estruturas
- 4.2.2 Viadutos de acesso...................................................................................................
- 4.2.2.1 Montagem das estruturas
- 5 TRANSFERÊNCIA DE CARGA
- 5.1 SISTEMA DE MONITORAMENTO
- 5.1.1 Sistema de monitoramento da Ponte Hercílio Luz
- 5.1.1.1 Disposição dos extensômetros
- 5.2 FASE 01 –ELEVAÇÃO
- 5.2.1 Estaiamento provisório
- 5.2.2 Elevação da Ponte
- 5.2.2.1 Sistema hidráulico
- 5.2.2.2 Operação de elevação
- 5.2.2.2.1 Resultados da operação de elevação....................................................................
- 5.3 FASE 02 - DESMONTAGEM DO CABOS PENDURAIS
- 5.3.1 Procedimento de corte
- 5.4 FASE 03 – ELEVAÇÃO DA CATENARIA................................................................
- 5.4.1 Desmontagem das barras de olhal
- 5.5 FASE 04 – ABAIXAMENTO
- TRANSFERÊNCIA DE CARGA. 5.6 FORÇAS INTERNAS NA ESTRUTURA DA PONTE DURANTE A
- 6 CONCLUSÃO
- REFERÊNCIAS
- ANEXOS
- ANEXO A – FOGUEIRAS
- TRANSFERÊNCIA DE CARGA ANEXO B – DETALHES DE EQUIPAMENTOS UTILIZADOS PARA
12 1 INTRODUÇÃO No ano de 2017 a Ponte Hercílio Luz comemora 91 anos desde a sua inauguração, a ponte que é um marco histórico na vida dos catarinenses está a 16 anos interditada devido ao rompimento de uma das barras de olhal, elemento esse que faz parte da sustentação do vão pênsil da ponte. A sua construção foi um marco para a sociedade da época. A tamanha complexidade da estrutura foi um desafio para a engenharia da década de 20. Nenhuma das peças de projeto eram fabricadas no Brasil, então todos os elementos precisaram ser importados. Ao longo dos anos a estrutura foi sofrendo com a agressividade do meio em que se encontra e vários dos elementos da estrutura foram sendo danificados. Como sua estrutura é de aço o efeito da névoa salina atingiu fortemente a mesma, fazendo com que elementos corroídos fossem substituídos. O processo de restauração e reabilitação visa reintegrar esse monumento histórico a sociedade catarinense. A necessidade de mais uma passagem entre ilha e continente fez engrandecer esse processo, em meio aos constantes congestionamentos, a Ponte Hercílio Luz pode absorver parte do fluxo de carros diário que passa pelas pontes Pedro Ivo Campos e Colombo Sales. Alguns processos inéditos foram adotados para a restauração e reabilitação da Ponte Hercílio Luz. O mais complexo deles será a transferência de carga de toda a estrutura para as estruturas auxiliares inferiores. Entretanto houve a necessidade de se executar serviços complementares para facilitar trabalhos posteriores a transferência de carga. Estruturas auxiliares superiores facilitarão a troca das barras de olhal. Serão apresentados os serviços que serão executados em meio a esse processo exemplificando os métodos de execução e soluções adotadas. 1.1 OBJETIVOS 1.1.1 Objetivos Gerais Estudar as soluções adotadas para restaurar e reabilitar a Ponte Hercílio Luz.
14 pesquisa. Serão utilizadas bibliografias de estruturas metálicas, detalhando as propriedades do aço. Também será feito questionamentos a profissionais capacitados da área, como engenheiros e encarregados de campo, aliando a parte teórica e prática. A análise dos resultados obtidos será feita através de meios fotográficos, e também com relatórios emitidos pela empresa de execução. 1.4 JUSTIFICATIVA Além da Ponte Hercílio Luz ser um patrimônio histórico para Santa Catarina, é considerada o principal cartão postal do estado. A mesma ainda irá absorver boa parte do trânsito das pontes vizinhas, Pedro Ivo e Colombo Salles, reduzindo o movimento de veículos que se encontra atualmente. A Ponte Hercílio Luz é um grande marco histórico no contexto de Engenharia, pois é uma ponte com um longo vão pênsil, totalmente em aço, construída na década de 20, onde a tecnologia não apresentava um grande avanço na área de Engenharia Civil. A restauração da Ponte Hercílio Luz visa reintegra-la a sociedade, fazendo com que, tenha o objetivo de melhorar a mobilidade urbana de Florianópolis. Para reabilitação da Ponte Hercílio Luz se faz necessária a troca das barras de olhal, e para isso, tem-se um caminho crítico, no qual é necessária a transferência de carga do vão pênsil para as estruturas auxiliares inferiores. Em caráter preparatório para a execução da troca das barras de olhal é necessário a construção de torres auxiliares superiores, que servirão de apoio para as barras de olhal. Para isso foi necessário a execução da primeira fase da transferência de carga para as Estruturas Auxiliares Inferiores.
15 2 REVISÃO BIBLIOGRAFICA 2.1 HISTÓRICO A Ponte Hercílio Luz foi idealizada pelo ex. governador Eng. Hercílio Pedro da Luz, devido às dificuldades da travessia marítima entre o continente e a ilha de Santa Catarina. Antes da ponte ser construída o transporte era realizado por meio de catraias, que eram barcos que faziam a travessia entre ilha e continente. Em dias de clima ruim, o mar ficava revolto e a travessia tornava-se perigosa. Figura 1– Construção da Ponte Hercílio Luz Fonte: http://www.deinfra.sc.gov.br/jsp/informacoes_sociedade/ponte_HercilioLuz.jsp. A ponte teve seus trabalhos iniciados na década de 1920, primeiramente com uma escolha entre engenheiros americanos e europeus que haviam apresentado propostas para a ponte a ser construída. O projeto inicial da ponte foi concebido pelo engenheiro norte-americano David Barnard Steinman das empresas associadas Robinson & Steinman, U.S.A. Consulting Engineers e executada pelas empresas associadas Byington & Sundstrom.