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RELATÓRIO DE ESTÁGIO FORMAL
Nuno Miguel Carvalho Cordeiro dos Santos
Membro estagiário nº 20687
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Conteúdo 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 4
1.1 Dados do estágio ................................................................................................ 4
1.2 Objectivos do estágio ......................................................................................... 4
2 APRESENTAÇÃO DA EMPRESa - SOMAFEL S.A. ........................................................ 5
2.1 Enquadramento do estágio na actividade da SOMAFEL S.A ............................. 8
3 ACTIVIDADES DESENVOLVIDAS durante o estágio ................................................. 10
3.1 Formação inicial na empresa ........................................................................... 10
3.2 Análise do caderno de encargos do cliente ..................................................... 12
3.3 Definição e caracterização dos cadernos de encargos referentes aos trabalhos
de topografia ............................................................................................................... 13
3.4 Visitas técnicas à Obra ..................................................................................... 19
3.5 Análise dos levantamentos de campo, tratamento dos dados, geração de
Modelo Digital de Terreno .......................................................................................... 25
3.6 Definição da Directriz e Rasante ...................................................................... 27
3.7 Análise das restrições, condicionalismos e parâmetros geométrico/dinâmicos
com o objectivo de validação ou redefinição da Directriz e/ou Rasante ................... 31
4 CONCLUSÕES .......................................................................................................... 36
5 Avaliação do relatório de estágio pelo patrono ..................................................... 39
6 ANEXOs ................................................................................................................... 40
6.1 Materiais, armamento de via e Perfis tipo ...................................................... 40
6.2 Meios logísticos ................................................................................................ 44
6.3 Nota Técnica sobre Aparelhos de Dilatação .................................................... 47
6.3.1 OBJECTO ................................................................................................... 50
6.3.2 NORMAS APLICÁVEIS ................................................................................ 50
6.3.3 CRITÉRIOS DE APLICAÇÃO DE AD’s .......................................................... 50
6.3.4 COMPORTAMENTO DA BARRA LONGA .................................................... 50
6.3.4.1 INTRODUÇÃO .................................................................................... 50
6.3.5 DESLOCAMENTO NA ZONA DE RESPIRAÇÃO DA BLS ............................... 52
6.3.6 JUSTIFICAÇÃO DA UTILIZAÇÃO DOS AD.................................................... 53
6.3.6.1 TROÇO EL GOURZI-BISKRA ................................................................ 53
6.3.6.2 Início da Intervenção - PK 156+000 .................................................. 54
6.3.6.3 Ponte Metálica ao PK 148+278 ......................................................... 54
3
6.3.6.4 Entrada do Túnel ao PK 146+900 ...................................................... 55
6.3.6.5 Ponte Metálica do PK 145+288 ......................................................... 55
6.3.6.6 Saída da Gare de El-Kantara ao PK 145+290 ..................................... 55
6.3.6.7 Ponte Metálica do PK 140+761 ......................................................... 56
6.3.6.8 Ponte Metálica do PK 137+992 ......................................................... 56
6.3.6.9 Ponte Metálica do PK 137+145 ......................................................... 56
6.3.6.10 Ponte Metálica do PK 129+83 ........................................................... 57
6.3.6.11 Fim da Intervenção – PK 127+500 ..................................................... 57
6.3.7 TROÇO BISKRA-TOUGGOURT (PK 0+700 a PK 50+000) ........................... 57
6.3.7.1 Ponte metálica ao PK 24+760 ........................................................... 57
6.3.8 A SUPERESTRUTURA DA VIA NA PONTE ................................................... 60
6.3.8.1 Fixação Elástica Permissiva ............................................................... 60
6.3.8.2 Fixação Especial de Ancoragem ........................................................ 61
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1 INTRODUÇÃO
1.1 Dados do estágio
De acordo com o regulamento de estágios da ANET eu, Nuno Miguel Carvalho Cordeiro
dos Santos, membro estagiário com o nº 20687, venho pelo presente apresentar o
relatório do meu estágio sob a modalidade de Estágio Formal realizado na empresa
SOMAFEL – Engenharia e Obras Ferroviárias S.A. sob a orientação do Exmo Sr. Eng.
Téc. Rui Pedro Lopes Costa, membro efectivo da ANET com o nº 5764.
O estágio realizou-se na empresa SOMAFEL – Engenharia e Obras Ferroviárias S.A na
vertente de Projecto, Gestão e Execução de Vias Férreas, formalmente durante os
meses de Janeiro a Junho de 2010; muito embora por motivos profissionais
relacionados como meu vínculo profissional à SOMAFEL bem como à própria
actividade da empresa, a minha colaboração no Projecto Internacional a que este
plano de estágio está associado tenha começado nos finais de 2009.
1.2 Objectivos do estágio
Uma vez que eu já era colaborador da empresa SOMAFEL S.A este estágio teve uma
componente teórico-prática que julgo ter acrescentado valor não apenas na vertente
académica mas também na vertente profissional.
Desde o ano 2000 e até Janeiro de 2009, desempenhei as funções de topógrafo na
SOMAFEL. Em Janeiro de 2009 fui convidado a integrar o Gabinete de Estudos e
Projecto (GEP) da SOMAFEL uma vez que estava a terminar a licenciatura em
Engenharia Civil no ISEL, e a empresa julgou ser uma mais-valia para a empresa a união
dos conhecimentos académicos entretanto adquiridos no ensino superior com os anos
de prática e saber adquiridos no estudo, interpretação e materialização no terreno de
projectos de obras ferroviárias.
Neste contexto, este estágio teve como objectivo principal, formar e possibilitar que o
Engenheiro Técnico estagiário adquirisse competências necessárias para que possa
desenvolver as actividades de Gestão de Projecto de vias de Comunicação, mais
especificamente na vertente de Projecto de Vias Férreas.
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Esse objectivo será atingido, com esforço, dedicação e empenho por parte do
estagiário, contando com o acompanhamento, pedagogia e saber-fazer pela parte do
patrono.
Após a conclusão do estágio, os objectivos estarão cumpridos se o estagiário tiver
adquirido as competências necessárias para o desempenho de funções para a
elaboração de projectos ferroviários ou para a coordenação desses mesmos projectos.
2 APRESENTAÇÃO DA EMPRESA - SOMAFEL S.A.
A SOMAFEL - Engenharia e Obras Ferroviárias S.A é uma empresa fundada em 1956
que se dedica à Construção, Renovação, Conservação e Electrificação de Vias Férreas
que desde 1992 é detida pelas construtoras Teixeira Duarte em 60% e pela Soares da
Costa em 40%.
Com um capital Social de 15.000.000 € e um volume de negócios médio entre os
30.000.000 € e os 60.000.000 €, a SOMAFEL posssui um invejável parque de máquinas
e um saber-fazer acumulado de mais de 50 anos na especialização ferroviária.
A SOMAFEL tem a sua sede no complexo empresarial Lagoas Park em Porto Salvo e
possui um parque oficinal na Vila de Carregal do Sal, na Beira-Alta com mais de
100.000m2 de terreno, com 8.000m2 de área coberta e com acessos e cais ferroviários
próprios.
A SOMAFEL tem como lema “Tradição na Inovação”, e dentro desta óptica foi pioneira
em Portugal na introdução de novas tecnologias e de novos processos construtivos no
sector ferroviário no domínio de Via e Catenária.
A SOMAFEL tem como principais domínios as áreas de Via e Catenária e desde 1997
constituiu a empresa OFM - Obras Ferroviárias e Marítimas para o sector da
Construção Civil e Obras Marítimas.
Desde há mais de 20 anos que a SOMAFEL está qualificada para concorrer a obras
internacionais de grande envergadura, e dentro de uma lógica estratégica da empresa,
a SOMAFEL iniciou uma nova etapa em meados dos anos 2000 que foi a aposta no
mercado ferroviário do Magreb (Marrocos, Argélia e Tunísia).
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DIRECÇÃO DE
PRODUÇÃO
DIRECÇÃO
FINANCEIRADIRECÇÃO
ADMINISTRATIVA
DIRECÇÃO
RECURSOS
HUMANOS
DIRECÇÃO
INFORMÁTICA
DIRECÇÃO DE
SEGURANÇA,
QUALIDADE E
AMBIENTE
DIRECÇÃO
TECNOLOGIA DE
EQUIPAMENTOS
DIRECÇÃO
TÉCNICA E
COMERCIAL
DIRECÇÃO
COMERCIAL
INTERNACIONAL
DIRECÇÃO DE
EXPLORAÇÃO DE
EQUIPAMENTOS
CONSELHO DE ADMINISTRAÇÃO
ADMINISTRATIVA E
FINANCEIRA
PRODUÇÃO
SEGURANÇA, QUALIDADE
E AMBIENTE
TÉCNICA E COMERCIAL EQUIPAMENTOS
fig1 - Organograma da SOMAFEL
Fig.2 - Parque Oficinal da SOMAFEL
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Fig. 3- Sede da SOMAFEL no Lagoas Park
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2.1 Enquadramento do estágio na actividade da SOMAFEL S.A
À SOMAFEL, enquanto líder do consórcio internacional GITRA (GROUPEMENT
INTERNATIONAL DE TRAVAUX DE RENOUVELLEMENT EN ALGERIE), constituído pela
SOMAFEL – Portugal, INFRARAIL – Argélia e CCECC – Rep. Popular da China foi-lhe
adjudicado o Projecto de Concepção/Construção para a empreitada de Estudos de
execução e trabalhos de renovação de 580Km de via, balastro, aparelhos de via e
todos os trabalhos acessórios para ligação à rede Ferroviária Nacional na Argélia - “
ETUDES D’EXECUTION ET TRAVAUX DE RENOUVELLEMENT DE 580Km DE VOIE,
BALLAST, APPAREILS DE VOIE ET TRAVAUX CONNEXE A TRAVERS LE RESEAU FERRE
NATIONAL”
Nesta 1ª fase da Obra seriam renovados 240Km da seguinte forma:
i) Entre as Cidades de Biskra e Touggourt numa extensão de 217Km no Troço
Sul e todas as estações intermédias
ii) Entre o PK 127+500 e o PK 156+000 no Troço Norte
iii) As estações de Biskra e a Estação de Touggourt
Neste contexto, a SOMAFEL designou o seu Gabinete de Estudos e Projecto (GEP) que
é um departamento da Direcção Técnica e Comercial (DTC) para a coordenação de
todo o projecto, integrando as várias especialidades (via, terraplenagem, Obras de
Arte, etc.) enquanto a Direcção de Produção (DP) ficaria a cargo da Direcção do
Consórcio GITRA bem como das empreitadas de Renovação Integral de Via (RIV) entre
a cidade de Biskra e o PK 50+000 no Troço Sul e os PK 126+500 e 156+000 no Troço
Norte, bem como da Renovação da Estação de Biskra.
A mim enquanto Eng. Téc. Estagiário, a SOMAFEL proporcionou-me a oportunidade de
desenvolver o meu estágio no âmbito desta empreitada, uma vez que estando eu
afecto ao GEP, poderia através do estágio desenvolver as competências técnicas e
profissionais, de forma a que no final do estágio essas competências estivessem bem
cimentadas de forma a fazer face aos desafios futuros que me esperariam dentro da
própria orgânica da empresa como Eng. Técnico.
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Fig. 4 - Logotipo do GITRA
REPUPLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTÈRE DES TRANSPORTS
Fig. 5 - Logotipo do Dono de Obra
GITRA GROUPEMENT INTERNATIONAL DE TRAVAUX DE RENOUVELLEMENT
EN ALGERIE
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3 ACTIVIDADES DESENVOLVIDAS DURANTE O ESTÁGIO
3.1 Formação inicial na empresa
A formação inicial na empresa no que concerne à Execução de Projecto Ferroviário foi
a primeira etapa pela qual passei enquanto estagiário.
Nesta fase, fui tomando conhecimento do normativo internacional em vigor para
projecto de Vias Férreas.
A grande referência em termos de projecto de via, é a ENV 13803-1, elaborada pelo
Comité Técnico do Centro Europeu de Normalização (CEN). Esta Norma elaborada em
2002 e adoptada e Portugal como Norma Portuguesa (NP) no ano de 2007, trata de
todos os parâmetros de projecto de traçado de via, geométricos, estáticos e dinâmicos
para bitolas de via 1435mm e superior.
Para além da ENV-13803 fui estudando as várias normas francesas da SNCF (Societé
National dês Chemins de Fer), as normas espanholas NRV e as normas UIC (Union
International de Chemins de Fer).
Num projecto ferroviário, antes da Recepção Provisória, a Via deve ser objecto de um
processo chamado de “Optimização de Traçado”. Esta optimização consiste, como o
próprio nome indica, numa optimização dos parâmetros dinâmicos da Via através de
um processo conhecido como “Método das Flechas” .
À medida que os comboios circulam, a superestrutura de via sofre solicitações que
com o passar do tempo vão desviando a Via da sua posição inicial, e que vão
provocando defeitos na mesma. O “Método das Flechas” é um método que consiste na
aquisição dos valores existentes de traçado da Via através da medição das suas flechas,
juntamente com um algoritmo de cálculo, que através de tratamento desses valores,
resulta num conjunto de elementos que são posteriormente implantados no terreno
com recurso às mais modernas máquinas de ataque pesado (atacadeiras), optimizando
o traçado. Ou seja, mantendo mais ou menos intactas as suas características
geométricas em termos de projecto (Raios das curvas, comprimentos das curvas,
sobreelevação, etc.) mas melhorando as suas características dinâmicas quer seja por
supressão de defeitos, quer seja pela introdução de “doucines” nas suas curvas de
transição.
Entre 1996 e 1997, a SOMAFEL desenvolveu em conjunto com a MATISA - fabricante
Suiço de máquinas pesadas de Via, com a REFER e com o Laboratório Nacional de
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Engenharia Civil, (LNEC) um software que utiliza o Método das Flechas para executar
as optimizações de Traçado denominado RECTIF.
Tive durante o período de estágio formação em RECTIF bem como em atacadeiras
pesadas de Via da marca MATISA, de forma conhecer não só o software que permite
efectuar os cálculos do Método das Flechas através de meios informáticos, mas
também conhecer os meios mecânicos e informáticos de aquisição/implantação dessas
mesmas flechas numa Via já existente.
Fig.6 - Brochura de curso sobre Atacadeira MATISA B66-U
Fig. 7 - Atacadeira B50-D no Parque Oficinal da SOMAFEL
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3.2 Análise do caderno de encargos do cliente
Passada a 1ª fase de formação inicial em projecto de vias férreas e sobre a utilização
de equipamentos pesados de Via no projecto de vias férreas, passei à fase em que
conjuntamente com o Eng. Pedro Nunes e com o Eng. Técnico Rui Costa, meu patrono
de estágio, iniciei as actividades que iriam orientar os estudos para a concepção do
projecto na Argélia. Esse fase foi a análise do caderno de encargos do cliente.
Numa empreitada desta natureza, o caderno de encargos é de uma complexidade
notável, no qual estão estabelecidas todas as possíveis situações contratuais, desde as
condições técnicas, enquadramento e personalidade jurídica, definição de termos,
condições de utilização da rede ferroviária Argelina, base de regulamentação dos autos
de medição, revisão de preços, condições de pagamento, etc, etc.
No fundo, eu definiria este caderno de encargos como sendo a “Lei” da Obra.
No entanto, um dos itens do caderno de encargos chamado de Termos e Referências
seria o item mais relevante no que diz respeito à elaboração do Projecto.Este item do
caderno de encargos foi dividido em duas partes. A primeira diz respeito aos estudos
de execução e a segunda aos trabalhos da RIV.
A primeira parte seria a parte que o GEP da SOMAFEL iria utilizar como referência para
desenvolver os seus estudos para elaboração do projecto, e nela constavam as
exigências do cliente no que concerne a:
i) Características geométricas e técnicas das vias a renovar
ii) Estudos de execução de RIV com rectificação/ optimização do traçado
iii) Topografia
iv) Projecto de Execução de Via, Drenagem e Construção Civil
v) Geotecnia
vi) Materiais e seu fornecimento
vii) Condições técnicas de execução dos trabalhos
Foi definida uma velocidade de projecto de 120Km/h para comboios de passageiros e
de 80 Km/h para comboios de mercadorias e seria para essas velocidades que seriam
analisados todos os condicionalismos/restrições ao Projecto.
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De uma maneira geral esta RIV era abordada no caderno de encargos como sendo o
“Estudo e Execução de todos os trabalhos de Renovação da Via, balastro, melhoria
da Estações, Drenagem e Protecção da plataforma”, compreendendo as prestações
da parte do empreiteiro duas vertentes:
1) A substituição de todos os constituintes materiais da superestrutura da via
existente por elementos novos, incluindo balastro e aparelhos de Via.
2) O Projecto de Execução que possibilite a melhoria das condições de
circulação, reconfiguração das Estações aumentando o comprimento útil
das vias de cruzamento, aumento dos cais de passageiros e mercadorias,
velocidade de circulação nos cruzamentos de linhas, melhoria da drenagem
da plataforma, aumento dos entre-eixos e gabarits quando aplicável.
3.3 Definição e caracterização dos cadernos de encargos referentes
aos trabalhos de topografia
Era no subcapítulo “Topografia” do capítulo “Termos e Referências” do caderno de
encargos, que eram adiantadas as premissas estabelecidas pelo Dono de Obra para os
trabalhos de topografia que conduzissem aos estudos, bem como aos trabalhos de
topografia de apoio à obra, e à materialização da rede de apoio para utilização futura.
Devido ao meu passado e experiência adquirida neste domínio ao longo de 10 anos de
empresa, 9 dos quais como topógrafo, fui incumbido de analisar com detalhe este
subcapítulo e de elaborar um caderno de encargos para adjudicação da topografia a
uma empresa subcontratada.
A empreitada de topografia deveria abranger 3 áreas a desenvolver, que seriam:
1) Determinação e implantação no terreno de uma rede de apoio topográfico.
2) Levantamentos topográficos
3) Piquetagem e apoio à obra
Atendendo à grande extensão da obra, 240 Km só nesta 1ª fase, tornou-se imperioso
que a poligonal principal fosse efectuada com recurso a GPS. No entanto, foi
necessário estabelecer as condições para que a rede de poio pudesse cumprir os
critérios de aceitação necessários. Essas condições diziam respeito ao modo de
observação do GPS, ao número de mínimo de satélites permitido para observação
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contínua, ao valor de PDOP (Diluição da Precisão Posicional) máximo admitido, o
Horizonte de Observação mínimo, o tempo mínimo de observação, o número de
receptores a utilizar, a distância entre pontos de apoio, o método de ajustamento da
poligonal e o erro médio quadrático admitido para cada vértice da rede de apoio.
Por outro lado, definiu-se também que os vértices pertencentes à Rede Geodésica
Nacional Argelina deveriam ser levantados para confirmação e re-ajustamento da nova
rede de apoio.
Desta forma, e depois de ter estudado as exigências do capítulo da topografia no
caderno de encargos da obra, definimos que deveria ser estabelecida uma Poligonal de
apoio principal observada apenas com recurso a GPS, com um PDOP máximo de 4,
com estações no máximo a cada 4 Km, em que cada ponto de apoio fosse triangulado
com pelo menos 3 pontos pertencentes à Rede Geodésica Nacional Argelina, com 4
receptores simultâneos, em modo estático, com 30 minutos de tempo de observação
mínimo, com um mínimo de 5 satélites e um horizonte de observação nunca inferior a
15o.
A partir desta poligonal principal seria estabelecida uma poligonal secundária
observada com GPS e/ou estações totais de precisão com leituras directas e inversas
sempre com 3 tripés para eliminar erros de estacionamento. A distância média entre
pontos desta poligonal secundária deveria andar entre os 100/150m para zonas sem
visibilidade e entre os 150/300m para zonas de boa visibilidade.
A altimetria desta poligonal deveria ser obtida com recurso a nivelamento geométrico
em detrimento do nivelamento trigonométrico, níveis ópticos digitais, e referenciado à
rede N.G.A. (Nivellement Général Algerian), que é rede altimétrica argelina.
Foi também definido o local preferencial de materialização dos marcos de apoio, as
suas formas, dimensões e informação constante em cada um dos marcos.
Apresenta-se de seguida um exemplo de um marco de apoio à obra. Este marco
corresponde ao marco de apoio nº 1 do Km 30
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Fig.9 - Exemplo de marco de apoio ao Km 30
No que diz respeito à parte de levantamento topográfico, foram definidos 3 tipos de
levantamento a efectuar.
i) Levantamento do eixo da Via
ii) Levantamento de perfis transversais
iii) Levantamento de perfil longitudinal
Para o levantamento do eixo da via definiu-se um espaçamento de pontos a cada
25m quer em recta quer em curva no Troço Norte, já que este troço se situa numa
zona de montanha,
No Troço Sul o espaçamento seria de 50m para as rectas e de 25m para as curvas
dado que este troço se desenvolve para uma zona de deserto até chegar a
Touggourt.
Deveriam também ser levantados todos os pontos singulares existentes na via, tais
como passagens de nível, pontes e pontões, passagens hidráulicas, marcos
hectométricos e quilométricos, túneis, aparelhos de via existentes, cais das
estações, edifícios, etc.
Muito embora o meu estágio fosse fundamentalmente na parte de Projecto de Via,
seria óbvio que o Projecto de Execução desta RIV (Renovação Integral de Via) para
ser bem sucedido teria que ser articulado com as várias especialidades e com todos
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os condicionalismos que existiriam no terreno. Por esse motivo foi dado algum
relevo ao levantamento das PH’s dados que deveria ser feito um estudo de
drenagem ao longo da obra.
Fig.10 - Exemplo do levantamento efectuado
No que concerne ao levantamento de perfis transversais, a premissa seria de que o
local de levantamento dos perfis deveria coincidir com o local de levantamento dos
pontos do eixo de via de forma a uniformizar o trabalho e também poupar tempo na
tarefa do levantamento. Os perfis transversais deveriam ser levantados numa faixa
mínima de 15m para cada lado da via, muito embora devesse ser as equipas de
topografia a definir “In Situ” a necessidade ou não de aumentar esta faixa.
Para o levantamento do perfil longitudinal, este deveria corresponder não ao eixo da
via como nas obras de estradas, mas sim ao plano do carril da fila baixa.
Em caminhos de ferro, a rasante é definida sempre à cota da fila baixa do carril. O que
corresponde nas curvas, ao carril da fila interior.
A componente de sobreelevação - “escala” em linguagem ferroviária é sempre dada
em valor absoluto e não em percentagem. O valor da escala é então somado à cota do
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carril da fila baixa, resultando na cota da fila alta, que corresponde à cota do carril
exterior numa curva.
Desta forma, a rasante da fila baixa de uma via de caminho de ferro varia da esquerda
para a direita consoante o sentido das curvas.
Se no levantamento topográfico em plena via as cotas são obtidas
trigonometricamente, foi exigido que as cotas nos pontos singulares fossem
levantadas com recurso a nivelamento geométrico, dada a sua superior precisão.
Estes trabalhos topográficos foram adjudicados à sociedade A.T.G.T. (Association dês
Topographes Géométres et Techniciens d’Etudes) com sede em França mas com
sucursal na Tunísia e Argélia.
Foi elaborado um programa de trabalhos com a duração de 266 dias, mas que devido a
necessidades operacionais do GITRA, foi encurtado em 100 dias já que se optou por
mandar equipas de topografia da SOMAFEL para o apoio da obra em vez das equipas
da A.T.G.T.
Apresenta-se de seguida o programa de trabalhos referente às actividades da
topografia.
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PROGRAMA DE TRABALHOS
DAS ACTIVIDADES DA
TOPOGRAFIA
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3.4 Visitas técnicas à Obra
No contexto de melhor conhecer a situação existente, efectuai duas visitas técnicas à
Argélia. A primeira de 9 dias e a segunda de 15 dias.
Na primeira visita, fui conhecer o terreno de uma forma mais abrangente entre Biskra
e Touggourt e efectuar contactos com as equipas de topografia locais.
Na segunda visita, fui fazer um apanhado da situação nas zonas que se mostraram
mais críticas para elaboração do projecto. Essas zonas foram as zonas das pontes
metálicas, a zoda inundável ao Km 97, todas as estações entre Biskra e Touggourt,
assim como as zonas desérticas.
Fig11 – Vista da Estação de Djamaa ao Km 164+100
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Fig.12 – Vista de zona no deserto ao Km 184+000
A cidade de Touggourt - “a porta” ou “o portão” em árabe - é uma cidade que se
localiza na Willaya (província) de Ouargla, que foi construída em volta de um oásis no
deserto do Sahara. É desde à vários séculos, um importante centro de produção e
distribuição de tâmaras para todo o Mundo.
A Estação de Touggourt foi inaugurada com a 1ª ligação ferroviária entre Biskra e
Touggourt em 1914, e foi crescendo até se tornar num importante cluster rodo-
ferroviário, com ramais de ligação a uma refinaria da industria petrolífera e gás, fábrica
de cimento e depósitos de cereais e tâmaras.
Nos últimos anos do sec. XX a estação foi ficando degradada chegando mesmo a existir
numerosas composições que foram abandonadas nas suas linhas de resguardo ao
ponto de a tornar quase inoperacional.
Dentro desta lógica, a ANESRIF juntou ao contrato desta RIV, a reabilitação total da
Estação de Touggourt, com elaboração de um projecto de via para uma nova estação,
com a premissa de manter o Layout da estação actual, e manter as ligações aos polos
industriais contíguos à estação.
Para isso, foi necessário fazer um reconhecimento da zona, e um levantamento das
características de todos os AMV’s (aparelhos de mudança de via) existentes – raio,
sentido do desvio, tangente e dimensões. Este registo serviria para a construção de um
Diagrama Unifilar de Via, que é um diagrama esquemático com a representação das
características do traçado, no qual constam as informações de todos os pontos
singulares, para quantificação de materiais e mais importante ainda, com a
organização e hierarquização de todas linhas existentes na estação, para estudo das
manobras a efectuar nos AMV’s Num projecto para uma estação ferroviária este
diagrama geral unifilar é uma ajuda preciosa para que de uma forma sucinta se consiga
visualizar a hierarquização das linhas, seus AMV’s e esquema geral.
21
Este registo efectuado durante a visita, seria utilizado juntamente com os elementos
recolhidos pela topografia, para o estudo do projecto para a nova Estação de
Touggourt
Fig.13 – Estação de Touggourt
Fig.14 – Vista de um AMV de ramal de ligação na estação de Touggourt
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Uma outra zona que mereceu especial atenção, foi uma zona de aproximadamente
2Km, entre os Km 96+500 e o Km 98+000.
Esta zona em época de chuvas e devido à deficiente drenagem existente e à obstução
de várias passagens hidráulicas (PH) submerge a via na totalidade e de forma quase
repentina, o que provoca graves deficiências na via ferroviária.
A água ao inundar a via, arrasta consigo uma quantidade de detritos, incluindo finos,
que vão preencher os vazios do balastro resultando na sua colmatação. O balastro é
um elemento importante na superestrutura de via férrea, dado que é ele que através
do seu atrito “segura” a via no sentido longitudinal e transversa, confere à via uma
maior capacidade elástica, para além de contribuir para a degradação das cargas
impostas à plataforma.
Com a colmatação do balastro, essa propriedade elástica perde-se, aumentando a
rigidez da superestrutura da via no Verão, e transformando-a num lamaçal na época
das chuvas, contribuindo para a ruína da plataforma.
Por este motivo realizou-se uma visita a esta zona de forma a estudar as melhores
soluções a empregar.
Optou-se por se fazer uma subida da rasante em cerca de 1.5m bem como um
tratamento especial da plataforma. Para além disso, melhorou-se substancialmente a
drenagem transversal e longitudinal da via férrea, nomeadamente a limpeza e
reabilitação de PH’s existentes, bem como o aumento de secção das mesmas.
Fig.15 – Zona de iundações ao Km 97+000
23
Fig.16 – Resultado da colmatação do balastros no comportamento da via
Fig.17 – PH obstruida
24
Outra das situações que foi necessário avaliar, foi o estado das fixações das travessas
de madeira às pontes metálicas, bem como o tipo de fixação utilizado.
Esta informação é de capital importância uma vez que a via a montar nesta RIV seria
toda ela em Barra Longa Soldada (BLS). Este tipo de via é uma via sem recurso a juntas
entre as barras de carril, sendo que as barras são todas soldadas quer seja por
processo de soldadura aluminitérmica quer seja por soldadura eléctrica.
Numa via em BLS, as zonas das pontes metálicas são zonas críticas dado que as tensões
internas no carril passam para a Obra de Arte uma vez que as travessas são fixadas
directamente à estrutura da OA. Essas tensões são normalmente absorvidas com
recurso a Aparelhos de Dilatação (AD) que se colocam nas extremidades da OA.
No Capítulo 6 - ANEXOS, junto uma nota técnica elaborada por mim de forma a
justificar a utilização (ou não) de AD nas pontes metálicas entretanto visitadas.
Fig.18 – Pontão Metálico ao Km 24+800
25
Fig 19 – Sistema de fixação em ponte metálica
3.5 Análise dos levantamentos de campo, tratamento dos dados,
geração de Modelo Digital de Terreno
À medida que as equipas de topografia da A.T.G.T. iam efectuando os levantamentos
de campo e os iam enviando para Portugal, o GEP ia fazendo uma compilação dos
elementos e análise dos dados de forma a dar início aos estudos para elaboração do
projecto..
Os levantamentos foram enviados em ficheiro de texto ASCII e em ficheiro DWG
(AutoCAD) com representação gráfica da orografia do terreno.
Estabelecemos que para quantificação do movimento de terras a efectuar no âmbito
da RIV os perfis transversais levantados em obra não seriam os únicos elementos a
considerar. Dever-se-ia também construir um Modelo Digital de Terreno (MDT) de
forma que o tratamento dos elementos que definem o terreno natural possa ser
efectuado informaticamente. A criação do MDT permite que através de uma forma
bastante mais rápida, através de software apropriado possa ser construído um mapa
26
de declives de forma a melhor estudar a orografia do terreno, bacias de retenção, etc.
para concepção do projecto de drenagem.
Esse MDT foi efectuado com recurso ao software AutoCAD Civil 3D, e para a sua
construção utilizei os elementos da topografia - pontos cotados, linhas de talude,
muros cais e obstáculos, linhas de água, vedações, etc. etc. – definiram-se as
“BREAKLINES” (linhas de quebra) e construi-se a rede de triângulos que define a
superfície 3D.
Apresenta-se de seguida um exemplo em que se pode ver que o local de levantamento
do perfil transversal 119 do troço entre o Km 154 e o Km 164 se situa alguns metros
atrás de uma PH. Sem recurso à criação do MDT, não se teria uma noção exacta da
topografia nesse local e a representação não seria fidedigna da realidade, com a
consequente perda de rigor na análise da drenagem e quantificação dos movimentos
de terras
Fig.20 – Exemplo do MDT criado numa zona de PH
27
3.6 Definição da Directriz e Rasante
No âmbito do nosso contrato, fora estabelecido que o traçado deveria desenvolver-se
de uma maneira geral segundo o traçado actual, fazendo as respectivas alterações ao
traçado de via de forma a que as velocidades de projecto atrás referidas; 120Km/h
para comboios de passageiros e 80Km/h para comboios de mercadorias fossem
atingidas.
Numa linha de caminhos de ferro tanto circulam comboios mais rápidos (passageiros)
como comboios mais lentos (mercadorias). E como tal, devido às diferenças de
velocidade e de peso por eixo de cada uma das composições, as solicitações que o
material circulante impõe à superestrutura de via será também diferente.
Como primeira aproximação, pegaram-se nos antigos diagramas de via da SNTF
(Société Nationale de Transports Ferroviaires - ة شرك ية ال ن وط ك ل ن ال ة ل دي حدي de (ال
forma a conhecer os elementos de traçado e perfil longitudinal da via existente. Estes
diagramas são representações da via nos quais estão representados o traçado em
planta, traçado em perfil longitudinal, armamento da via e respectivo plano de
assentamento, pontos singulares (PN’s, Viadutos, etc.) e toda a informação que seja
pertinente constar para representar uma via férrea de uma forma esquemática.
28
Fig.21 – Exemplo de um diagrama da SNTF utilizado para 1ª caracterização do Projecto de Via
Com o auxílio destes diagramas e com os levantamentos topográficos, tiveram início os
primeiros esboços no que diz ao traçado em planta. No entanto, a primeira grande
contrariedade deu-se com o facto de a velocidade de projecto definida no caderno de
encargos ser superior à velocidade admitida em várias zonas do Troço Norte, com base
nos antigos diagramas da via.
Para que isto seja mais facilmente compreendido é necessário fazer uma pequena
apresentação dos parâmetros geométricos e dinâmicos mais importantes para
dimensionamento da geometria de uma via ferroviária em planta:
V – Velocidade (km/h)
R – Raio (m)
D – Sobreelevação/Escala (mm);
I – Insuficiência de escala (mm);
dD/dl – Variação de escala no comprimento (mm/m);
dI/dt – Variação da insuficiência de escala no tempo(mm/s);
dD/Dt – Variação de escala no tempo (mm/s);
E – Excesso de escala – (mm)
Se uma linha recta não apresenta problemas de maior, é sabido pelas leis da Física que um
veículo ao inscrever-se numa curva, sofre uma força centrífuga de magnitude
que o
puxa para fora. Esta força pode ser contrariada dando uma sobreelevação à via, de forma
que o valor da componente normal do peso (do veículo) iguale o valor da força centrifuga,
anulando-a.
Ao valor de sobreelevação que iguala a força centrifuga chamamos de Escala Teórica.
Contudo, como circulam na mesma via comboios a diferentes velocidades, um comboio
que circule a uma velocidade menor, necessitará de uma valor de escala menor para se dar
o equilíbrio de forças. Por este motivo não se adopta o valor de escala teórica mas sim um
valor a que chamamos Escala Prática.
Desta forma iremos ter uma Insuficiência de Escala para os comboios mais rápidos e um
Excesso de Escala para os comboios mais lentos.
29
Numa situação de Insuficiência de escala a resultante das forças será no sentido do carril
da fila exterior, enquanto que com excesso de escala essa resultante actuará no sentido do
carril interior.
Fig.22 – Secção Transversal da Via numa curva à direita
Estas resultantes de forças somadas aos efeitos das cargas verticais dos bogies, efeito de
lacete do bogie na via e acelerações laterais não compensadas contribuem para a
deformação lateral da via piorando a sua qualidade geométrica e consequentemente as
condições de seguranças da circulação.
Por este motivo é de capital importância que o projectista em função da quantidade e tipo
de tráfego que uma via férrea irá ter durante a sua exploração, defina bem os valores de
Escala Prática a dar às curvas, para que os valores de Insuficiência de Escala e de Excesso de
Escala provoquem solicitações nas duas filas de carril que sejam equilibradas.
30
Para se fazer a transição de um alinhamento recto para uma curva circular, utilizam-se
assim como nas rodovias, curvas de transição, cuja existência é justificada pela necessidade
de fazer uma transição progressiva da escala.
Essa transição é regulamentada também em normas internacionais devido a factores de
segurança e de factores de conforto para os passageiros.
Nessa lógica de limitação de esforços e de efeitos fisiológicos desconfortáveis nos
passageiros surgem os parâmetros de Variação de escala no comprimento (dD/dl),
Variação da insuficiência de escala no tempo (dI/dt) e Variação de escala no tempo
(dD/Dt).
No que diz respeito à definição da rasante, as normas definem inclinações máximas dos
traineis e seu comprimento máximo, bem como os valores dos Raios verticais (Rv) a utilizar
de forma a limitar o valor de aceleração vertical máxima admissível.
A aceleração vertical máxima admissível
, é um valor que está definido de forma a
verificar os aspectos de segurança face ao risco de descarrilamento devido à diminuição da
carga da roda na passagem de curvas convexas, mas também o conforto da marcha para os
passageiros na eventualidade de existência de uma plataforma de via instável.
Com base nestes (e em muitos outros) parâmetros de concepção de projectos ferroviários,
começámos então a esboçar os primeiros estudos.
Devido a questões contratuais e principalmente de prazo, não houve lugar a um estudo
prévio na concepção do traçado, pelo que passámos logo à fase de projecto de execução,
definiu-se que os estudos seriam colocados à disposição do Dono de Obra para apreciação
e eventual aprovação de uma forma faseada, em troços de aproximadamente 10Km, sendo
que os trabalhos em obra começariam poucas semanas após a aprovação de cada um dos
troços
31
3.7 Análise das restrições, condicionalismos e parâmetros
geométrico/dinâmicos com o objectivo de validação ou
redefinição da Directriz e/ou Rasante
Naturalmente que a validação tanto do traçado como da rasante não se obteve à
primeira tentativa, não tanto no troço Sul mas fundamentalmente no troço Norte
devido à natureza da sua orografia. Se no troço Sul nós temos zonas que se vão
tornado cada vez mais desérticas à medida que nos deslocamos até Touggourt, no
troço Norte à medida que nos afastamos de Biskra na direcção de El Gourzi, o terreno
é cada vez mais montanhoso.
De forma a cumprir os parâmetros de traçado necessários para a velocidade de
projecto, o traçado teria forçosamente que se afastar por vezes vários metros do
traçado original, o que obrigaria não só a grandes movimentações de terras para
construção de uma nova plataforma, como também à aberturas de trincheiras em
zonas de rocha. Isto não só era bastante oneroso para o Dono de Obra em termos de
custos, como implicaria uma derrapagem substancial no prazo de execução da obra e
contratualmente estava fora do âmbito do contrato da RIV.
Fig. 23 – Vista de zona montanhosa no Troço Norte
32
Contratualmente a situação só se poderia resolver com a elaboração de aditamentos
ao contrato (Avenant), que devido à morosidade e burocracia envolvidas, as
respectivas diligências nesse sentido não foram efectuadas atempadamente.
Outra questão prendia-se com a existência de ínumeros pontões metálicos e a
existência de uma zona de Túneis à saída da estação de El Kantara no troço Norte, o
que obrigou a que o novo traçado tivesse obrigatoriamente que respeitar estes pontos
fixos de alinhamento.
Por estes motivos, houve necessidade de se baixar a velocidade de projecto
pontualmente nas zonas mais complicadas de forma a manter o novo traçado o mais
próximo possível do actual, minimizando as ripagens de via para fora da plataforma
existente.
Fig.24 – Ponte Metálica e Túnel no Troço Norte
33
Em termos de perfil longitudinal também houve a necessidade de subir a rasante mais
do que o previsto. Essa alteração deu-se com a necessidade de haver uma substituição
de materiais com alturas muito diferentes.
Se a via antiga era composta por carril de tipo 46 assente em travessa metálica com
uma espessura de balastro de cerca de 15 a 20cm, a nova via e seria assente com
travessa bibloco VAX U 31 (patente SOMAFEL) e carril UIC 54 e com uma altura de
balastro mínima de 25 cm.
Fig.25 – Travessa metálica
Fig.26 – Travessa bibloco VAX U 31
34
Os trabalhos da RIV implicam desguarnecimento mecânico do balastro, transporte a
vazadouro e tratamento da plataforma. No entanto existem zonas em que a relação
custo/benefício dessa metodologia não seria vantajosa, pelo que óptica do Dono de
Obra o desguarnecimento deveria ser efectuado apenas até ao “calo” da plataforma,
pelo que nessas zonas a subida de rasante, de forma a incorporar os novos materiais
teve que ser substancialmente aumentada em relação às estimativas iniciais.
De resto, apenas a existência dos pontões metálicos condicionou a rasante, pelo facto
de nestas zonas apenas se daria uma substituição de carril 46 para carril UIC 54 e
substituição das travessas de madeira por travessas novas, pelo que a concordância da
rasante da plena via com as zonas a montante e a jusante das obras de arte foi alvo de
atenção especial
No troço Sul os condicionalismos existiram numa escala bastante menor, dado que
neste troço predominam as grandes rectas e o terreno passa por zonas de estepe
semi-desertica e zonas de deserto.
Neste contexto as únicas condicionantes foram as zonas que mereceram atenção da
segunda visita técnica que efectuei à obra juntamente com os projectistas das várias
especialidades. As zonas das pontes metálicas, as zonas inundáveis, e principalmente
as estações devido à imposição do Dono de Obra em manter o layout próximo do
actual.
Se no caso das estações intermédias de Oumache, Bir-Djefeir, Still, Ourir, Meghaier,
Sidi Khelil, Berd, Tamerna, e Moggar não houve condicionalismos, nas estações de
Biskra, Touggourt e na estação intermédia de Djamaa houve necessidade de efectuar
um ante-projecto detalhado (APD) antes de se passar ao projecto de execução.
Na estação de Djamaa, a maior dificuldade foi a de manter o layout da estação sem
baixar a velocidade de projecto. Contudo não foi possível satisfazer ambas as
premissas, dado que para manter a velocidade em 120Km/h a curva de entrada do
lado Norte teria que ter um Raio de 750m para 140mm de escala.
Esse aumento de raio em relação ao traçado actual faria com que as ripagens de via se
dessem em cerca de dois metros na zona mais desfavorável. Isso obrigaria a um
aumento da largura da plataforma, e o posicionamento do AMV de entrada teria
forçosamente que se dar num local diferente. Isto iria obrigar a deslocar também os
cais de passageiros.
35
De forma que isso não acontecesse, os AMV’s deveriam ser diferentes em termos de
geometria (raio e ângulo de abertura), o que por sua vez obrigaria a um novo contrato
de fornecimento de material de via.
Por este motivo a estação de Djamaa acabou por se tornar um desafio que no entanto
devido mais uma vez a questões económicas, acabou por não se concretizar. A solução
adoptada depois de estudadas várias alternativas acabou por ser a de se baixar a
velocidade para 100Km/h, mantendo os AMV’s praticamente no mesmo local dos
AMV’s existentes, e não intervencionar os cais de passageiros.
A existência de PH’s ao longo do traçado foi também determinante em termos de
condicionalismo ao traçado.
Nas grandes rectas, uma ligeira alteração no rumo faz com que ao fim de alguns
quilómetros a via se desvie em vários centímetros (por vezes metros) do traçado
original. A existência de PH’s determinou que se adoptassem ao longo do traçado
várias curvas circulares de grande raio, na casa dos milhares de metros, de forma a
corrigir os rumos dos alinhamentos rectos para que a via passasse ao eixo das PH’s.
Isto não só evitaria cargas estáticas e dinâmicas excêntricas como evitaria obras de
intervenção em várias PH’s com o intuito do seu prolongamento.
Estes foram os condicionalismos mais determinantes ao longo do projecto e que
motivaram uma redefinição tanto do traçado como da rasante.
36
4 CONCLUSÕES
Durante este período de estágio, o GEP foi solicitado por diversas vezes para dar apoio
à produção da obra. Apesar da programação que se faz em termos de planeamento
das actividades de projecto há sempre situações que escapam ao normal desenrolar
das coisas. Um exemplo disso são as alterações ao projecto por situações que só
durante o desenrolar dos trabalhos vão aparecendo.
Durante a 2ª visita técnica que efectuei à Argélia no passado mês de Maio no qual
foram levantadas as questões abordadas no capítulo 3.4 , no fundo o que se
pretendeu foi dar resposta a questões que se verificaram durante o decorrer dos
trabalhos de desmontagem da linha velha.
A minha actividade enquanto Eng. Técnico ligado ao Gabinete de Projectos da
SOMAFEL, e afecto a este projecto internacional não se esgotará seguramente nas
actividades entretanto desenvolvidas.
Numa primeira fase o meu estágio centrou-se na formação na área de projecto de
superestrutura de via, e depois passei para as optimizações de traçado.
Nesta área em primeiro lugar, conheci o “Método das Flechas” através de bibliografia
francesa da SNCF, começando por uma abordagem teórica ao Método e depois com
aplicações de exemplos práticos.
Posteriormente tive formação no software RECTIF e depois formação em atacadeiras
pesadas de via da marca suíça MATISA.
Na parte do projecto da Argélia aqui descrito, o meu envolvimento neste projecto
começou, com uma solicitação para dar apoio a um dossier que me era
particularmente familiar, que era o da topografia; no qual colaborei na elaboração das
definições do caderno de encargos para uma prestação de serviços por parte de uma
outra empresa, e de seguida para um envolvimento numa vertente de projectista de
via, na parte da superestrutura.
Tive é certo, uma grande facilidade em integrar os conceitos de projecto de via devido
ao meu passado enquanto topógrafo de obras ferroviárias durante 9 anos e por 1 ano
enquanto técnico projectista em que colaborei em outros projectos ferroviários, pelo
que rapidamente fui aprofundando conhecimentos das normas internacionais e
37
nacionais em vigor, que dizem respeito ao traçado, materiais, especificações de
material circulante, etc.
Passei depois por uma fase de criação dos Modelos Digitais de Terreno a partir dos
levantamentos topográficos efectuados na Argélia, enquanto continuava a aprofundar
conhecimentos na área de projecto. Esses MDT’s foram utilizados para geração dos
perfis transversais do terreno de forma a criar os perfis transversais do projecto e
cálculo dos movimentos de terras.
Esses conhecimentos puderam ser postos em prática na medida em que fui depois
integrado na equipa que coordenava os estudos para a elaboração do traçado, rasante
e perfis transversais.
Esses estudos foram adjudicados às empresas Ferbritas e COBA, coordenados pelo
Eng. Pedro Manual Nunes da SOMAFEL, com assessoria do Eng. Técnico Rui Costa, meu
orientador de estágio, por mim enquanto Eng. Técnico estagiário e por dois
desenhadores.
À medida que o projecto ia ficando pronto por troços, eu fui fazendo a sua análise
técnica, respectivos comentários e validação dentro dos critérios definidos nas normas
europeias, nomeadamente pela NP ENV 13803-1.
Esses comentários são posteriormente analisados na SOMAFEL e as considerações
finais são então comunicadas às empresas Ferbritas e COBA , de forma a haver uma
eventual redefinição do projecto.
Para além destas actividades, destaco a minha participação na elaboração da Revisão
ao Projecto de Execução da Estação de Touggourt, e a criação de todos os MDT entre
Biskra e Touggourt, numa extensão de 217Km.
Em relação ao troço Norte, efectuei as alterações de rasante devido à imposição do
Dono de Obra (Anesrif) em não permitir o desguarnecimento a uma profundidade
superior à do “calo” da plataforma existente.
Neste momento, e com a saída do Engenheiro Pedro Nunes - director do GEP - da
empresa, e com a passagem em definitivo do Engenheiro Técnico Rui Costa para a área
da Produção de Via, estou interinamente responsável pelos estudos deste projecto de
via, servindo de Interface entre o GITRA na Argélia e a Direcção de Produção da
SOMAFEL em Portugal. É nesse enquadramento de responsável pelos estudos em
Portugal que elaborei a Nota Técnica sobre Aparelhos de Dilatação, emitida em Junho
de 2010, que apresento como anexo neste relatório de estágio.
38
Neste contexto, penso que este estágio formal da ANET com uma duração de pouco
mais de 6 meses abrange apenas um pequeno período da minha vida profissional que
agora se inicia enquanto Eng. Técnico.
O desafio, já há me tinha sido lançado há cerca de ano e meio quando fui convidado
para integrar o GEP da SOMAFEL, e penso que a confiança em mim depositada pela
SOMAFEL enquanto estudante universitário do último semestre de Engenharia Civil no
ISEL, serviu de mote para não só este estágio, mas também para uma futura vida
profissional que, acredito, vir a ser recheada de êxitos.
Considero pois como grandemente positivo este período de estágio. Foi um período
de aquisição de novos conhecimentos e competências, consolidação dos
conhecimentos já adquiridos e uma posta em prática do conhecimento em actos de
engenharia.
Tudo isto realizado ao serviço de uma empresa sólida como é a SOMAFEL, num
projecto internacional muito importante não só para a empresa sob o ponto de vista
económico, mas um projecto que dignifica a SOMAFEL e a Engenharia Portuguesa
além fronteiras.
39
5 AVALIAÇÃO DO RELATÓRIO DE ESTÁGIO PELO PATRONO
No seguimento do relatório elaborado pelo Engenheiro Técnico Nuno Cordeiro dos
Santos, confirmo que o mesmo desempenhou de uma forma responsável, interessada
e muito competente as tarefas nele descritas.
O Engenheiro Técnico Nuno Cordeiro dos Santos enquanto estagiário manifestou com
o decorrer do tempo uma crescente capacidade de trabalho e espírito de equipa, que
aliados à sua disponibilidade, capacidade técnica e fácil relacionamento com os colegas
e colaboradores demonstraram, no final destes seis meses, o seu reconhecimento na
Empresa.
Estas qualidades não são de estranhar a quem conhece o homem para lá do
engenheiro, e julgo que o Engenheiro Técnico Nuno Cordeiro dos Santos reúne as
competências necessárias para ser recebido entre nós como colega.
_________________________________________
(Rui Pedro Lopes Costa)
40
6 ANEXOS
6.1 Materiais, armamento de via e Perfis tipo
Os materiais de via utilizados nesta RIV compreendem o carril com perfil UIC 54,
assentes em travessa bibloco VAX U 31 com sistema de fixação elástica do tipo NABLA
para as ditas travessas.
As travessas terão um espaçamento de 60cm entre si, medidos ao eixo das travessas.
A via é assente em Barra Longa Soldada (BLS) numa camada de balastro de 25cm de
espessura mínima medida ao eixo do carril da fila baixa em curva, ou em qualquer um
dos carris em recta
Sistema de fixação elástica NABLA para carril UIC 54 em travessa VAX U31
41
Travessa bibloco VAX U 31
42
AMV tg 1:9 concebido pela VOSSLOH/COGIFER
AD concebido pela VOSSLOH/COGIFER
Pormenor da lança e contra lança do AD
43
Perfis Transversais Tipo
2.240.40 0.40
PROFIL EN TRAVERS-TYPE A VOIE UNIQUE
REMBLAI ET DEBLAI
3
2
3
2
0.70
BALLAST min 25cm
0.70
1.435
RAIL UIC 54
ATTACHE NABLA
TRAV BI-BLOC
0.200.20
1.51
0.600.60
0.30
2.24Var Var
PROFIL EN TRAVERS-TYPE A VOIE UNIQUE EN COURBE
REMBLAI ET DEBLAI
3
23
2
Var Var
BALLAST min 25cm
RAIL UIC 54
ATTACHE NABLA
TRAV BI-BLOC
1.435
0.200.20
1.51
0.600.60
0.30
44
6.2 Meios logísticos
Estaleiro e fábrica de travessas da SOMAFEL em Biskra
45
Estaleiro e fábrica de travessas da SOMAFEL em Biskra
Stock de travessas
46
O balastro é descarregado por camião e transportado para z zona de trabalhos em vagões balastreiros
Stock de balstro. Nesta imagem é patente a grandiosidade do stock em comparação com o camião e os vagões balastreiros
47
6.3 Nota Técnica sobre Aparelhos de Dilatação
48
REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTÈRE DES TRANSPORTS
ETUDES D’EXECUTION ET TRAVAUX DE RENOUVELLEMENT DE 580 KM
DE VOIE, BALLAST, APPAREILS DE VOIE ET TRAVAUX CONNEXE A TRAVERS
LE RÉSEAU FÉRRE NATIONAL – LOT Nº 3 EL GOURZI / BISKRA / TOUGGOURT
Ligne El Gourzi/ Touggourt
Juin 2010
Nota Técnica
Assentamento de Aparelhos de Dilatação
49
Índice
6.3.1 OBJECTO ................................................................................................... 50
6.3.2 NORMAS APLICÁVEIS ................................................................................ 50
6.3.3 CRITÉRIOS DE APLICAÇÃO DE AD’s .......................................................... 50
6.3.4 COMPORTAMENTO DA BARRA LONGA .................................................... 50
6.3.4.1 INTRODUÇÃO .................................................................................... 50
6.3.5 DESLOCAMENTO NA ZONA DE RESPIRAÇÃO DA BLS ............................... 52
6.3.6 JUSTIFICAÇÃO DA UTILIZAÇÃO DOS AD.................................................... 53
6.3.6.1 TROÇO EL GOURZI-BISKRA ................................................................ 53
6.3.6.2 Início da Intervenção - PK 156+000 .................................................. 54
6.3.6.3 Ponte Metálica ao PK 148+278 ......................................................... 54
6.3.6.4 Entrada do Túnel ao PK 146+900 ...................................................... 55
6.3.6.5 Ponte Metálica do PK 145+288 ......................................................... 55
6.3.6.6 Saída da Gare de El-Kantara ao PK 145+290 ..................................... 55
6.3.6.7 Ponte Metálica do PK 140+761 ......................................................... 56
6.3.6.8 Ponte Metálica do PK 137+992 ......................................................... 56
6.3.6.9 Ponte Metálica do PK 137+145 ......................................................... 56
6.3.6.10 Ponte Metálica do PK 129+83 ........................................................... 57
6.3.6.11 Fim da Intervenção – PK 127+500 ..................................................... 57
6.3.7 TROÇO BISKRA-TOUGGOURT (PK 0+700 a PK 50+000) ........................... 57
6.3.7.1 Ponte metálica ao PK 24+760 ........................................................... 57
6.3.8 A SUPERESTRUTURA DA VIA NA PONTE ................................................... 60
6.3.8.1 Fixação Elástica Permissiva ............................................................... 60
6.3.8.2 Fixação Especial de Ancoragem ........................................................ 61
50
6.3.1 OBJECTO
Esta nota técnica tem por objectivo descrever e justificar a utilização de AD’s
(aparelhos de dilatação) no âmbito de uma revisão ao projecto de execução El Gourzi-
Tougourt, com vista à redução ao máximo da quantidade de AD´s a utilizar no projecto.
6.3.2 NORMAS APLICÁVEIS
Foi utilizado como normativo de referência a norma Portuguesa NT 4/b e as normas
espanholas NTV 3-3-5.0, NTV 3-5-1.0 e NRV 3-5-1.1 e a norma suíça R RTE 22541.
6.3.3 CRITÉRIOS DE APLICAÇÃO DE AD’s
Com base nas referidas normas, existem situações nas BLS em que ocorrem tensões no
carril que determinam a utilização de AD´s, nomeadamente:
Via assente em Pontes - Metálicas não balastradas e/ou de Betão balastradas;
Existência de Aparelhos de Via que não suportem as tensões das Barras longas;
Transição entre barras Longas e barras curtas;
Zonas de Entradas e Saídas de Túneis;
6.3.4 COMPORTAMENTO DA BARRA LONGA
6.3.4.1 INTRODUÇÃO
Nas zonas de Barra Longa Soldada (BLS), o carril está fixado às travessas através de
fixações elásticas que aplicam uma determinada força para fixar o carril à travessa.
Esta força de fixação normalmente desenvolve-se de forma que todos os movimentos
longitudinais sejam transmitidos às travessas, uma vez que normalmente a força de
51
resistência que se opõe ao deslizamento do carril sobre a travessa é maior que a força
de atrito longitudinal criada pelo balastro na própria travessa.
Uma vez que o movimento livre do carril sob influência térmica é contrariado pelo
atrito travessa/balastro, geram-se desta forma tensões internas longitudinais no carril.
A força de tensão devida exclusivamente às diferenças de temperatura é dada por:
Em que:
a – Coeficiente de expansão térmica do aço
ΔTr - Diferença de temperatura em relação à temperatura de assentamento
E - Módulo de Elasticidade do aço
A - Área da secção transversal do carril
Estas tensões internas longitudinais necessitam de uma extensão de carril a que se
chama “comprimento de respiração da barra longa” e que por definição é, a extensão
de via necessária para que as forças da resistência externas do conjunto balastro,
travessas e fixação, igualam a força interna no carril.
Para o carril UIC 54 temos A=6077mm2, E=210 (Gpa), a=10-5 e (se considerarmos pelo
lado da segurança) ΔTr = 50oC, o que origina:
F=638KN 63800Kgf
Considerando as duas filas de carris teremos
2F=127.6KN 127 600Kgf
Para a travessa bibloco VAX U31 com fixação elástica NABLA temos como força
resistente R=1250Kgf/m, logo para anular as tensões internas necessitamos de um
comprimento de respiração L tal que:
1250Kgf/m * L = 127600Kgf
L = 102.08m
52
6.3.5 DESLOCAMENTO NA ZONA DE RESPIRAÇÃO DA BLS
Para o tipo de carril utilizado (UIC 54), fixação (NABLA) e travessa (VAX U31), existe no
final da zona de respiração da BLS uma Força total de 1276KN, ou seja, de 638KN por
cada fila de carril.
Se a dilatação se desse de forma livre teríamos:
Sendo a=1.1*10-5m/m°C
L=102.08m
ΔT=±50oC
Uma vez que o deslocamento não é livre mas sim restringido devido ao atrito entre o
carril e a travessa, e devido ao atrito mobilizado pelo “encastramento” da travessa no
balastro, teremos que contar com essa força resistente na equação.
Essa força resistente sendo de atrito será proporcional à extensão da superfície e por
isso crescerá desde a extremidade da barra até ao fim da zona de respiração.
Neste caso estamos perante uma dilatação com tensão interna, que de acordo com a
norma Suiça R RTE 22541 poderá ser calculada por:
Em que
a – Coeficiente de expansão térmica do aço
ΔT - Diferença de temperatura em relação à temperatura de assentamento
E - Módulo de Young para o aço
A - Área da secção transversal do carril
R - Força resistente por metro linear
53
Para travessa bibloco VAX U31 e fixação elástica NABLA tomamos o valor de da força
resistente de 12.5 KN/m por travessa, o que representa R=6.25KN/m por cada fila de
carril. Dessa forma obtemos um deslocamento de:
6.3.6 JUSTIFICAÇÃO DA UTILIZAÇÃO DOS AD
6.3.6.1 TROÇO EL GOURZI-BISKRA
Neste troço foi revista a utilização de AD´s, tendo-se o reduzido de 5 AD´s na
versão do projecto anteriormente entregue para 4 AD´s , conforme o seguinte:
Início da Intervenção ao PK 156+000. Não havia sido previsto. Foi
introduzido um AD;
Ponte Metálica ao Km 148. Previsto na versão anterior 3 AD´s. Foram
eliminados;
Entrada do Túnel ao PK 146+900. Foi mantida a localização deste AD;
Saída da Gare de El-Kantara ao PK 145+290. Foi mantida a localização
deste AD;
Fim da intervenção - PK 127+500: Não havia sido previsto. Foi
introduzido um AD neste local;
A justificação da colocação dos AD´s nos pontos notáveis do traçado é a seguir
apresentada.
54
6.3.6.2 Início da Intervenção - PK 156+000
Uma vez que nos limites da zona de intervenção deste projecto, os carris existentes
estão assentes sob a forma de barra fraccionada (barra curta), de acordo com as
normas prevê-se colocar 1 (um) AD no início do Troço ao PK 156+000 para protecção
da barra curta (fraccionada). Este AD de protecção à barra curta justifica-se de forma a
que as tensões internas no carril na BLS não provoquem garrotes na via na ligação
entre a zona de respiração e a zona de barra fraccionada devido aos deslocamentos.
O AD a inserir, com 180mm de curso máximo (±90mm) satisfaz no que concerne à
absorção de deslocamentos provocados pelas forças internas do carril que serão de 31
mm de acordo com o demonstrado em 4.1
90mm > 31mm
6.3.6.3 Ponte Metálica ao PK 148+278
Esta OA situada entre os PK’s 148+278 e 148+352 tem 74m de extensão, muito
embora a sua parte metálica seja apenas de 44m.
De que de acordo com a norma NRV 3-5-1.0, está previsto o assentamento de
via em BLS com carril UIC 54 sem recurso a Aparelhos de Dilatação em Pontes
Metálicas cujo comprimento seja inferior a 100m.
De acordo com esta norma, a montagem de via dentro da OA far-se-á com
recurso a uma fixação permissiva que permite o movimento longitudinal
relativo do carril em relação à OA, restringindo contudo os movimentos
transversais e nivelamento do carril.
Por este motivo julga-se pertinente retirar desta OA os AD anteriormente
previstos, cuja utilização tinha ainda o inconveniente de introduzir zonas de
respiração da BLS em locais com PN´s .
Para a correcta restrição dos movimentos transversais e nivelamento do carril, é
fundamental garantir-se previamente o bom estado da superestrutura da via, e
55
do sistema de ligação entre a via e a ponte metálica, conforme peças de
projecto já apresentadas na peça desenhada AL-10-BSK-004_REVA.dwg.
6.3.6.4 Entrada do Túnel ao PK 146+900
O assentamento do AD ao PK 146+900 é justificado também pelo facto de se
tratar de uma zona de transição de barra longa em barra fraccionada.
Existe BLS desde o início dos trabalhos ao PK156+000 até ao PK 146+900. Neste
PK começa a barra curta,.
Deste modo torna-se necessário colocar um AD neste ponto, como protecção à
barra curta para absorver as dilatações ou contracções que decorrem das
tensões internas da BLS, nas duas zonas de transição referidas.
Conforme demonstrado em 4.1, essas dilatações/contracções serão da ordem
de ±31mm para ΔTr = 50oC.
6.3.6.5 Ponte Metálica do PK 145+288
Este Ponte Metálica está inserida dentro de zona de barra curta. Por outro lado,
esta OA é composta por dois tabuleiros com 9.30m cada.
De acordo com a norma NRV 3-3-5.0. não existe a necessidade de colocar AD
em viadutos metálicos com comprimento inferior inferior a 20m, nem a
necessidade de colocação de fixação permissiva.
6.3.6.6 Saída da Gare de El-Kantara ao PK 145+290
O assentamento do AD ao PK 146+900 é justificado também pelo facto de se
tratar de zonas de transição de barra longa em barra fraccionada.
Existe BLS desde o PK 145+290 (saída Norte da Estação de El-Kantara), até à
extremidade Norte da intervenção.
56
Deste modo torna-se necessário colocar um AD como protecção à barra curta
para absorver as dilatações ou contracções que decorrem das tensões internas
da BLS, nas duas zonas de transição referidas.
Assim temos BLS desde o início dos trabalhos (PK156+000) ao PK 146+900.
Neste PK começa a à barra curta, que se prolonga até ao PK 145+290 (saída
Norte da Estação de El-Kantara). A Partir deste Pk , temos novamente barra
longa até à extremidade da intervenção.
Conforme demonstrado em 4.1, essas dilatações/contracções serão da ordem
de ±31mm para ΔTr = 50oC
6.3.6.7 Ponte Metálica do PK 140+761
Esta OA tem 30m de comprimento dilatável, o que de acordo com a norma NRV
3-5-1.0, a coloca em igualdade de circunstâncias com a Ponte Metálica ao PK
148+278 acima referida.
Portanto não será aplicado AD. A instalação de via far-se-á com a utilização de
fixação permissiva de forma a permitir o deslocamento relativo longitudinal.
Mantêm-se as ressalvas na correcta fixação da super estrutura da Via à Ponte.
6.3.6.8 Ponte Metálica do PK 137+992
Esta OA em 27m de comprimento dilatável, aplicando-se o mesmo critério das
Ponte metálica do item anterior.
6.3.6.9 Ponte Metálica do PK 137+145
Esta OA tem um comprimento dilatável de27m, o que de acordo com a norma
NRV 3-5-1.0, a coloca em igualdade de circunstâncias com as OA atrás referidas.
A instalação de via far-se-á com a utilização de fixação permissiva de forma a
permitir o deslocamento relativo longitudinal, não sendo necessária instalação
de AD.
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6.3.6.10 Ponte Metálica do PK 129+83
Esta OA tem um comprimento dilatável de27m, o que de acordo com a norma
NRV 3-5-1.0, a coloca em igualdade de circunstâncias com as OA atrás referidas.
A instalação de via far-se-á com a utilização de fixação permissiva de forma a
permitir o deslocamento relativo longitudinal, não sendo necessária instalação
de AD.
6.3.6.11 Fim da Intervenção – PK 127+500
Utiliza-se o mesmo critério para o Início da zona de intervenção ao PK 156+000,
dado que no final do Troço, os carris existentes estão assentes sob a forma de
barra fraccionada (barra curta).
De acordo com o exposto anteriormente, dever-se-á colocar um AD no final do
Troço, ao PK 127+500 para protecção da barra curta (fraccionada).
Este AD de protecção à barra curta é justificado de forma a evitar que os
deslocamentos na zona de respiração da BLS provocados pelas tensões internas
no carril sejam absorvidos.
6.3.7 TROÇO BISKRA-TOUGGOURT (PK 0+700 a PK 50+000)
Neste troço foi revista a utilização de AD´s, tendo-se o reduzido de 3 AD´s na
versão do projecto anteriormente entregue para 2 AD´s , conforme o seguinte:
6.3.7.1 Ponte metálica ao PK 24+760
Na concepção de viadutos metálicos não balastrados, a interacção entre a
superestrutura da Obra de Arte (OA) e a via, é de capital importância dado que
estes dois elementos estão interligados, nomeadamente através da fixação das
travessas à estrutura da OA.
Esta interacção resulta em esforços nos carris, no tabuleiro e nos seus apoios,
assim como o consequente movimento dos vários elementos da via ou da
58
estrutura. Essa resistência é função do deslocamento do carril em relação à sua
estrutura de suporte
Desde que esta interacção esteja controlada, então o viaduto continuará a
cumprir o seu objectivo principal, isto é, suportar a via sem que se dêem
anomalias no seu funcionamento.
Por este motivo, e de forma a absorver de modo controlado os esforços que se
produzem no carril e consequentemente na estrutura da OA, prevêem-se
instalar dois AD’s neste viaduto com o seguinte esquema estrutural:
Esta OA tem um eixo de simetria no pilar central, onde se encontram dois
apoios fixos, originando duas estruturas simétricas com uma extensão de
150.6m cada.
Deverá ser colocada uma fixação fixa especial que garanta a fixação das
primeiras 3 travessas à estrutura da OA, desde o seu eixo de simetria para cada
um dos lados.
Como as travessas estão espaçadas de 75cm, existem 1.33 travessas em cada
metro linear de carril. Sendo R=3.5KN a força resistente por carril da fixação
M M F M F F M F FF
47.20 m 9 m
ADAD
47.20 m 47.20 m 47.20 m 47.20 m 47.20 m9 m
FIXAÇÃO ELÁSTICA PERMISSIVA FIXAÇÃO ELÁSTICA PERMISSIVA
F M M F M M
FIXAÇÃO ESPECIAL DE
ANCORAGEM ÀS 3
PRIMEIRAS TRAVESSAS
DE CADA UM DOS
TABULEIROS
59
permissiva utilizada nas pontes metálicas ao movimento longitudinal
1
utilizaremos a expressão para o cálculo da dilatação do carril sob a restrição de
uma força de atrito (movimento restringido) de acordo com R RTE 22541, na
zona da ponte metálica.
Dados os seguintes valores:
ΔTr = 50oC, E=210GPa, A=6077mm2, a=1.1*10-5m/m.oC, R=3.5KN
Desta forma obtemos:
A este valor devemos somar 31mm que é a amplitude máxima de
deslocamento que resulta das tensões libertadas na zona de respiração da BLS.
Este valor está dentro do curso admitido pelo AD, que é de 90mm, pelo que o
assentamento de apenas 2 (dois) AD’s, um de cada lado da OA, garante uma
absorção das dilatações do carril.
90mm > 72mm
1 Ver especificações técnicas da RAILTECH enviadas em anexo
60
6.3.8 A SUPERESTRUTURA DA VIA NA PONTE
6.3.8.1 Fixação Elástica Permissiva
Conforme nota técnica em Anexo, este sistema de fixação será composto pelos
mesmos elementos que a fixação NABLA normal, com o acréscimo de um
sistema deslizante NABLA que permite reduzir a resistência ao deslizamento
longitudinal do carril.
Este sistema deslizante é composto por uma guia de deslizamento e por um
butée anti-fricção que permite reduzir em mais de 50% a resistência ao deslize.
Guia de deslizamento
Butée anti-fricção
61
6.3.8.2 Fixação Especial de Ancoragem
Pretende esta fixação solidarizar a via à estrutura da Ponte na zona fixa da
mesma. Na zona do apoio central, a via deverá ser eficientemente ancorada à
estrutura da ponte de forma que o carril fique intimamente ligado à estrutura.
Esta ancoragem deverá verificar-se no mínimo em 3 (três) travessas para cada
um dos lados do apoio central, assegurando que as dilatações/contracções se
dêem para o lado dos Aparelhos de Dilatação.
Apresenta-se uma possível solução de ancoragem a desenvolver para a zona do
apoio central de acordo com a norma NRV 3-5-1.1