Projeto de uma ponte atirantada rodoferroviária sobre o rio Lima, Viana do Castelo

Trabalho académico com o objetivo do autor desenvolver um estudo prévio e um projeto de uma travessia sobre o rio Lima, na cidade de Viana do Castelo constituída por uma ponte de tirantes rodoferroviária. O projeto académico visa, também, desenvolver e compreender: os conceitos básicos, as metodologias de conceção, e o funcionamento de estruturas desse género. O motivo principal da escolha do tema é a necessidade de uma alternativa à ponte Eiffel em Viana do Castelo, e juntando o facto de em Portugal não existir nenhuma obra de arte de tirantes rodoferroviária até ao presente, seria interessante estudar e projetar uma estrutura rodoferroviária de tirantes. Das diversas possibilidades de sistemas estruturais estudados, adotou-se uma ponte que acomodará 4 vias rodoviárias e 2 vias ferroviárias, com um desenvolvimento total de 660 metros, constituída por dois vãos laterais com 165 metros cada um, e com um vão central de 330 metros. A obra de arte será em semi-leque com dois planos de tirantes, ancorados a duas torres de betão em Y invertido de altura aproximadamente de 110 metros. O tabuleiro será duplo misto aço-betão, constituído por duas vigas trianguladas do tipo Warren, e por carlingas, afastadas entre si de 15 metros com secções tubulares metálicas de espessura variável. As carlingas ao nível superior suportam a laje de betão, que constitui a rodovia, e inferiormente, suportam outra laje de betão para a parte ferroviária. O trabalho inicia-se com o enquadramento conceptual geral da envolvente da obra de arte, seguidamente com apresentação da evolução histórica ao longo do tempo das pontes de tirantes, e à apresentação de algumas pontes rodoferroviárias de tirantes. É realizada uma análise preliminar, onde se estudam as restrições, as condicionantes, o local de implantação, e o sistema da configuração geométrica a adotar na conceção estrutural. São descritos todos os tipos de materiais, equipamentos a utilizar, bem como as suas características mecânicas necessárias para o cálculo estrutural. A quantificação das ações e das combinações de cálculo efetuaram-se de acordo com as normas em vigor nacionais e europeias, designadamente os Eurocódigos das várias especialidades e o Regulamento de Segurança e Ações para Estruturas de Edifícios e Pontes. Efetuou-se um pré-dimensionamento e uma otimização de vários sistemas estruturais possíveis de todos os elementos estruturais, tendo em conta variáveis de estudo como a economia e a resistência estrutural das secções, por forma a chegar à solução final. A estrutura foi discretizada e analisada num modelo estático tridimensional num programa de cálculo automático. A análise de resultados foi efetuada longitudinalmente para a verificação dos Estados Limites Últimos e Estados Limites de Utilização dos elementos estruturais que constituem a ponte. Foi ainda efetuada uma estimativa orçamental da ponte no rio Lima na cidade de Viana do Castelo.

Academic work whose author’s aim is to develop a previous study of a project of a cablestayed bridge across Lima River, in Viana do Castelo. The academic project target is to develop and understand the basic concepts, the methodology of conception and the behavior of structures of that kind. The main motive of the theme’s choice is the necessity of an alternative to Eiffel Bridge in Viana do Castelo. Moreover there isn’t in Portugal any cablestayed road-railway bridge yet. Thus it would be interesting to study and project such a structure. From the diversity of structural systems studied, it was adopted a 4 road lane and 2 railway lane bridge, with a 660 meters development with two back spans of 165 meters each and a central span of 330 meters. The structure will be in a semi-fan system with two inclined cable planes anchored to two concrete towers in an inverted Y, which will be approximately 110 meters high. The deck will be a double steel-concrete composite structure, made of two Warren truss beams and cross beams 15 meters apart from each one with metal tubular sections of variable thickness. The level cross beams will bear the weight of the concrete slab, which constitutes the road, and below will bear another concrete slab for the railway. The work begins with the general conceptual framing of the work of art, followed by the presentation of the historic evolution of cable-stayed bridges. Some cable-stayed bridges are also presented. A preliminary analysis is done, where the restrictions, conditioning, place of implantation and the geometric configuration system to adopt in the structural conception are studied. All types of materials are described as well as equipment’s and mechanic features needed for structural design. The quantification of the actions and the design combinations were done according to the national and European standards, namely the Eurocodes of the various specialties and Safety Regulations and Actions for Bridges and Building Structures. A preliminary design and optimization of several possible structural systems of all structural elements was done, taking into account variables of study such as economy and the structural resistance of the sections, aiming at a final solution. The structure was discretized and analyzed in a tridimensional automatic calculation program. The analyses of results was done in longitudinal direction to verify Ultimate Limits State and Service Limits State of structural elements of a bridge. A budget was estimated of the bridge across Lima River in Viana do Castelo.