Ponte Oresund

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
CENTRO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
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PONTE DA DINAMARCA/SUÉCIA:
COMPLEXO DE ÖRESUND
Maceió
2018
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PONTE DA DINAMARCA/SUÉCIA:
COMPLEXO DE ÖRESUND
Apresentação de artigo referente à Ponte de da Dinamarca/Suécia, como requisito parcial para obtenção de êxito na disciplina de Pontes, ministrada pela Prof.-
Maceió
2018
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Localização geográfica da Ponte de Öresund	5
Figura 2 – Ponte de Öresund	6
Figura 3 – Seção transversal da ponte	7
Figura 4 – Seção transversal do túnel	8
Figura 5 – O complexo de Öresund	8
Figura 6 – A rota da ponte de Öresund	9
Figura 7 – Ilha artificial de Peberholm	10
Figura 8 – Ponte estaida sob o Estreito de Öresund	10
Figura 9 – Infraestrutura da ponte estaiada	12
Figura 10 – Mesoestrutura da ponte estaiada	13
Figura 11 – Vista lateral da ponte estaiada	13
Figura 12 – Superestrutura da ponte estaiada	14
Figura 13 – Interior da viga de aço	15
Figura 14 – Instalação da superestrutura	16
Figura 15 – Içamento da plataforma	16
Figura 16 – Grua motorizada giratória para inspeção e manutenção	17
Figura 17 – Amortecedor de vibrações dos cabos	17
SUMÁRIO
1.	INTRODUÇÃO	5
1.1.	Considerações gerais	5
2.	CARACTERIZAÇÃO DA PONTE	6
2.1.	Natureza do tráfego	7
2.2.	Complexo de Öresund	8
2.3.	Materiais	11
2.4.	Infraestrutura	11
2.5.	Mesoestrutura	12
2.6.	Superestrutura	14
2.7.	Manutenção	16
3.	CONSIDERAÇÕES FINAIS	18
REFERÊNCIAS	19
 INTRODUÇÃO
Considerações gerais
Na Europa Setentrional, o mar náutico une-se ao do norte no Estreito de Öresund (Figura 1), um trecho de 16 km em clima desfavorável que separa a Dinamarca da Suécia. O Estreito de Öresund é uma barreira frustante, pois cada lado tem algo que o outro necessita. Copenhague, na Dinamarca, precisa de habitações com menor custo, enquanto Malmö, na Suécia, necessita de mais oportunidades de emprego. Construir uma ligação entre estas cidades permite a expansão e o fortalecimento das relações comerciais, políticas e sociais em ambos os países, pois une diretamente duas zonas de grande prosperidade econômica.
Figura 1 – Localização geográfica da Ponte de Öresund
Fonte: (NASA, 2017).
O conceito de via permanente em Öresund não é novo. Durante séculos, o Estreito apresentou um obstáculo ao transporte de passageiros e cargas entre a Suécia e a Dinamarca (Oresundsbron, 2018).
A ideia inicial da construção de uma via permanente de comunicação entre os dois países data de 1872. Desde então, diversos estudos preliminares se sucederam até que os governos de ambos os países assinaram, em 1991, o acordo para sua implementação, o chamado Complexo de Öresund. O projeto e a execução do Complexo foram encomendados à empresa Oresundskonsortiet, cujo domínio acionário é dividido igualmente entre os governos sueco e dinamarquês (Rossetto, 1999). Quando os planos para construir a ligação entre a Suécia e a Dinamarca foram aprovados, George Rothne foi nomeado como arquiteto e o grupo Arup como engenheiro.
A ponte de Öresund (Figura 2) é uma das pontes mais longas do mundo, esta suporta veículos assim imensos trens. Possuindo 1090 m de estrada e ferrovia, presos a 160 cabos. Com 60 m acima do oceano, as torres de sustentação elevam-se a 204 m, fazendo da ponte de Öresund uma das mais altas estruturas de concreto da Suécia. Sua altura é equivalente a um edifício de 60 andares.
Figura 2 – Ponte de Öresund
A ponte de Öresund representa um marco da engenharia moderna, devido ao fato de não ser apenas uma ponte, mas um conjunto de três estruturas diferentes. O complexo rodoferroviário de 16 km, composto por três partes: a ponte estaiada (7845 m), o túnel submarino (3510 m) e a ilha artificial de Peberholm (4055 m), é oficialmente designado por “Complexo de Öresund”.
CARACTERIZAÇÃO DA PONTE
O primeiro desafio do consórcio Oresundskonsortiet foi decidir qual sistema estrutural se adequaria as condições do Estreito de Öresund. Na linha do litoral da Dinamarca, localizava-se o aeroporto internacional de Copenhague, simulações realizadas demonstraram que ao construir uma ponte com elevada altura, comprometeria o trafego aéreo e poderia ocasionar o colapso de aviões nas torres. Por outro lado, uma ponte baixa seria segura para o trafego aéreo, mas bloquearia os navios que transitam no Estreito. Dando-se conta que seria difícil construir uma ponte, os engenheiros consideraram construir um túnel sob o mar, de 16 km, mas esta solução sairia extremamente cara. A terceira solução, que foi a consolidada, seria construir a ponte em parte, depois um túnel ao se aproximar do aeroporto.
Combinar uma ponte e um túnel constituiu-se em um novo desafio, devido a não haver um ponto, em terra firme, onde o túnel pudesse emergir. Logo, os engenheiros decidiram construir uma ilha.
Com aproximadamente 4 km de túnel, uma ilha com aproximadamente 4 km, restavam 8 km a serem cobertos pela ponte. Mais uma vez, uma ponte baixa foi descartada pelo movimento intenso de embarcações, mas como não havia um aeroporto no litoral sueco, os engenheiros poderiam construir uma ponte da altura que fosse necessário.
Alguns sistemas estruturais foram simulados, porém o sistema que atendeu aos critérios exigidos foi o sistema estrutural de ponte estaiada, devido a sua estrutura ser rígida o suficiente para o trafego pesado de trens, pois os cabos de sustentação ligam-se diretamente as torres fixas. A seguir, discutiremos sobre a caracterização da ponte de Öresund.
Natureza do tráfego
A ponte de Öresund é a mais longa ponte ferroviária e rodoviária da Europa, com um tabuleiro de oito quilômetros de extensão. É composta por uma autoestrada destinada ao tráfego rodoviário, na parte superior de concreto, com seis pistas, quatro para a circulação de carros, mais duas de emergência. Abaixo do tabuleiro da ponte encontram-se os dois traçados ferroviários (Figura 3). 
Figura 3 – Seção transversal da ponte
Fonte: (HUGHES, 2010).
O túnel possui quatro estradas para o tráfego de automóveis e duas para o tráfego ferroviário, como mostrado no esquema da seção transversal do túnel, Figura 4.
Figura 4 – Seção transversal do túnel
Complexo de Öresund
Com uma extensão total de 16 km o complexo e formado pelas seguintes partes: A península artificial Kastrup de 430 m na Dinamarca, um túnel subaquático de 3.510 m, a ilha artificial Peberholm de 4.055 m, uma ponte estaiada de 1.090 m com um vão central de 490 m, duas pontes de aproximação à ponte estaiada, o comprimento da parte que vem da costa sueca ao leste é de 3.740 m, e a oeste, de 3.014 m (Figura 5).
Figura 5 – O complexo de Öresund
A península artificial Kastrup foi criada para servir de ponto de acesso ao túnel subaquático, feita com o uso do material dragado do oceano para colocação do túnel. Esse é o mais longo túnel de tubos submerso para estrada e para ferrovias do mundo. 
Figura 6 – A rota da ponte de Öresund
Fonte: (FRANCK, 2000).
Para construção do túnel, foi necessário construir uma fábrica de pré-moldados, a ideia era construir o túnel em 20 segmentos e depois uni-los na vala escavada para o túnel submerso. Os segmentos do túnel quebraram recorde mundial em tamanho, eles possuem 175 m de comprimento, 38 m de largura e 8,5 m de altura, com dois túneis para tráfego, 2 para ferrovia e um para saída de emergência. 
Na Dinamarca, a construção do túnel começou com 40 milhões de quilos. 40 mil toneladas de aço reforçado foram dobrados, soldados em uma imensa gaiola de aço e então colocadas em um molde, onde posteriormente a estrutura maciça foi revestida com quase 8 trilhões de litros de concreto, uma única peça do túnel tinha o peso de 55 mil toneladas.
A ilha artificial Peberhom serve para transferir o tráfego do túnel subaquático para a ponte. Originalmente iria utilizar a ilha de Saltholm para tal transferência, mas paraisso seria necessária a construção de uma ferrovia e uma rodovia ou uma expansão da ilha. Devido a estas necessidades, as ideias foram abandonadas para a proteção da ecologia do local. 
A construção da ilha de Peberholm foi um grande desafio. A obra começou em agosto de 1995, quando a primeira de bilhões de rochas foi colocada no meio do Estreito de Öresund. A ilha artificial de Peberhom tem aproximadamente 4 km de extensão, ela foi concebida por entulhos da construção da ponte e de material dragado do fundo do mar. Um total de 1,6 milhões de m³ de rocha e 7,5 milhões de m³ de areia e material dragado foi necessário para sua construção.
Figura 7 – Ilha artificial de Peberholm
A ilha Peberhom é protegida por leis bastante restritivas e somente biólogos são permitidos visitá-la, uma vez por ano. Sendo desenvolvida sem nenhuma interação do homem, a ilha é considerada um experimento biológico, com um número cada vez maior de espécies de plantas, animais e insetos. 
As pontes de aproximação, com 6.754 m, dividem-se em 42 vãos ou tabuleiros mistos, de 140 m de comprimento e sete de 120 m. A cada seis vãos, são colocadas juntas de dilatação. Também são colocadas juntas no contato com a ponte estaiada. 
O traçado dos aproximados 8 km de ponte é uma curva em "C" de raio 65.000 m. Devido a esse traçado, a ponte estaiada tem um gabarito vertical de 57 m em seu ponto mais alto, permitindo a passagem de navios. Todas as fundações das pontes de aproximação são pré-moldadas, no entanto, na ponte estaiada foi adotada uma solução mista, pré-moldado/in situ.
Figura 8 – Ponte estaida sob o Estreito de Öresund
Materiais
A obra foi concebida para apresentar uma vida útil superior a 100 anos, isso em conjunto com as rigorosas condições ambientais, temperaturas abaixo dos -20 °C, ambiente marítimo, possível colisão de navios ou geleiras e entre outros fatores impôs rigorosos parâmetros em todos os materiais que foram utilizados na obra. 
	Com destaque em fatores como a resistência ao gelo-degelo, resistência a sais, conteúdo do ar incorporado, relação água cimento, resistência característica do concreto à compressão (fck) – que deveria ser superior a 50 – e fatores como fissuração e fluência. 
Os traços de concretos foram testados por um período mínimo de 15 meses em que tiveram que satisfazer as duras especificações da obra, as peças com armaduras tiveram cobrimento mínimo de 50 mm e máximo de 75 mm.
As medições mais importantes do complexo são: 
Concreto estrutural 280.000 m³;
Aço estrutural 82.000 m³;
Aço corrugado e para protensão 60.000 m³;
Cabo atirantado 2.000 t.
Infraestrutura
A infraestrutura de uma ponte é o conjunto de elementos estruturais localizados geralmente na porção inferior da estrutura. Estes elementos são responsáveis pela transmissão dos esforças da mesoestrutura para o solo, normalmente são os elementos de fundação da ponte. 
As fundações dos pilares e dos pilões (torres) são fundações de caixões pré-moldados, estes são apoiados e colados em uma camada de calcário. A união da fundação com o pilar é feita por meio de uma junta úmida. 
O solo no local é composto por argila e areia, acima de camadas de calcário. Informações sobre espessuras ou profundidades médias da camada não foram encontradas e a profundidade da água no alinhamento da ponte varia entre 2 a 8 m. 
	As fundações dos pilões (torres) têm dimensões de 35 m x 37 m e possuem 22,5 m de altura. Seu peso seco é de 20.000 toneladas e foram pré-fabricados. As fundações são preenchidas com concreto e areia para fornecer peso suficiente para resistir às forças de impacto dos navios. Eles foram projetados para resistir uma força de colisão longitudinal de 560 MN e uma de colisão transversal de 428 MN. 
Os pilões (torres) são unidos à fundação abaixo da superfície da água, assim, reduzindo o bloqueio da passagem de água no estreito. 
Figura 9 – Infraestrutura da ponte estaiada
Mesoestrutura
Conjunto de elementos normalmente localizados na porção média da ponte, que são responsáveis pela transmissão dos esforços da superestrutura para a infraestrutura. Estes elementos, geralmente, são formados pelos pilares, aparelhos de apoio e encontros, estando frequentemente sujeitos a forças externas hidráulicas e eólicas relevantes. 
	Nas pontes de aproximação existem 42 vãos de 140 m de comprimento e sete vãos de 120 m. Os pilares são de base hexagonal e todos são pré-moldados, construídos em instalações feitas especificamente para esse propósito na Suécia. A decisão de pré-fabricar foi uma forma de garantir os prazos da obra, já que em alguns dos meses o clima impede o desenvolvimento dos trabalhos no local, congelando inclusive as águas do Estreito.
Os pilões de 204 m de altura suportam o vão de 490 m da ponte, estes foram os únicos elementos estruturais executados in situ. Neles estão presos simetricamente os cabos de estais numa inclinação de 30 graus, sendo 40 cabos em cada pilão. 
Construídos para se autossustentarem, estes elementos foram calculados para resistir possíveis impactos de embarcações, o fato da autossustentabilidade serve também como medida preventiva para colapso de avião, assim a ponte terá uma chance maior de se manter.
Figura 10 – Mesoestrutura da ponte estaiada
Os cabos da ponte estão dispostos em um padrão de “harpa” clássico e ancorados a treliça da superestrutura a intervalos de 20 metros. Suportado principalmente em dois pares de eixos do pilar, a ponte é simétrica do centro da extensão de navegação. Tem cais de extensão lateral intermediária para limitar as deflexões da extensão principal de 490 metros (FRANCK, 2000).
Figura 11 – Vista lateral da ponte estaiada
Superestrutura
A superestrutura é o conjunto de elementos estruturais, geralmente localizados na porção superior de uma ponte, que são responsáveis pelo transporte horizontal das cargas e sua transmissão à meso estrutura, absorvendo diretamente os esforços resultantes do tráfego rodoviário, ferroviário, cicloviário ou pedonal. A superestrutura de uma ponte é, em geral, formada pelo tabuleiro, incluindo lajes e vigas.
A superestrutura da ponte de Öresund é uma estrutura composta de aço e concreto com vigas em treliça. A ponte estaiada foi construída com um arranjo de dois andares, no patamar superior tem-se o tráfego rodoviário em concreto, as duas vias férreas são posicionadas em um nível mais baixo com treliças verticais compostas de triângulos unilaterais em ambos os lados. Isso garante uma grande rigidez de flexão na plataforma, e em combinação com um sistema eficiente de cabo em forma de “harpa” com suporte intermediário nas travessas laterais, propriedades estáticas e dinâmicas favoráveis ​​são alcançadas.
Figura 12 – Superestrutura da ponte estaiada
Os membros da treliça são feitos como caixas fechadas com reforços no interior, e estão inclinados cerca de 30 graus para combinar a inclinação dos membros de retenção de cabos.
Para que a extensão principal do alcance do cabo possa lidar com os trens de transporte rodoviário e pesado, a seção transversal é ligeiramente diferente das abordagens. A plataforma ferroviária é constituída por uma de caixa de aço fechado em vez de uma plataforma de concreto, a fim de reduzir a carga morta onde os momentos de flexão são um problema.
Figura 13 – Interior da viga de aço
 
À medida que as torres foram construídas no Estreito de Öresund, os vãos de 2 níveis foram pré-moldados. Eram imensas caixas de concreto e aço de cerca de 140 m de comprimento e 23 m de largura.
É possível observar através da Figura 12, que os trilhos do trem estão inseridos em um canal de cimento especial, os projetistas decidiram adotar esta solução para, no caso de um descarrilamento, essa depressão manter o trem sobre a ponte.
Abaixo do patamar do trem, tem-se uma seção oca, onde é abrigado um sistema de poderosos desumidificadores, que mantém a área interna abaixo de 60% de umidade relativa para evitar a ferrugem dos elementos estruturais.
O vão principal foi instalado utilizando umenorme guindaste flutuante, por meio de balanços sucessivos, foi o momento mais vulnerável para ponte, pois ventos e tempestades poderiam ser desastrosos.
Em agosto de 1999, foi instalado o vão final da estrada da ponte e a Dinamarca e a Suécia, finalmente estavam ligadas pela primeira vez.
Figura 14 – Instalação da superestrutura
Fonte: SUGUIUTI (2014).
Figura 15 – Içamento da plataforma
Fonte: (MEGA CONSTRUÇÕES)
Manutenção
Regulamentos exigiam que equipes inspecionassem cada parte da ponte, esta era obviamente uma medida prudente, mas era um grande desafio, pois a porção inferior da ponte erguia-se a 60 m do nível do mar. Os engenheiros da ponte Öresund foram precavidos, sob a ponte havia uma grua motorizada. O complexo de Öresund possui uma das poucas gruas que corre ao longo da extensão da ponte, a maioria das gruas seria bloqueada na altura das torres, mas esta gira para se encaixar nos suportes. 
Quando se posiciona no lugar certo a grua se torna um gigantesco canivete suíço, equipado com dispositivos como um braço hidráulico, que carrega o operário pelo lado externo da viga metálica, fazendo com que não interrompa o tráfego rodoferroviário. A grua possui outro aparato para inspecionar as torres, uma caçamba suspensa que desce 60 m perto do nível da água, transportando operários que verificam se há rachaduras no concreto e trocam lâmpadas que orientam embarcações nos canais de navegação.
Figura 16 – Grua motorizada giratória para inspeção e manutenção
Fonte: (MEGA CONSTRUÇÕES)
O braço hidráulico proporciona acesso ao amortecedor de vibrações construído especialmente para ponte de Öresund, ele amortece as vibrações cabos que potencialmente poderia reduzir a vida útil da ponte em décadas. 
Figura 17 – Amortecedor de vibrações dos cabos
Fonte: (MEGA CONSTRUÇÕES)
A manutenção e tudo o que acontece na ponte é monitorada na Suécia de um prédio próximo a praça de pedágio, em seu interior há um centro de comando de alta tecnologia e informações precisas são enviadas a tempo para evitar problemas na ponte. Trinta mil pontos de informação na ponte enviam dados para a sala de comando, os operadores monitoram a segurança continuamente. 
Há 256 câmeras no complexo, um número difícil de monitorar, mas o computador dá o suporte necessário. Ele pode reconhecer carros parados e carros andando na contramão. Ao detectar um problema, ele alerta os operadores e indica a câmera correta.
Figura 18 – Pedágio e prédios de comando na Suécia
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O complexo de Öresund realizou a união entra importantes regiões da Dinamarca e da Suécia, onde ambos os países a planejavam desde o inicio do século 20, sua finalização permitiu aos dois países obter melhores relações econômicas e sociais.
Inicialmente, o uso da ponte não foi tão grande quanto esperado, o que foi atribuído ao custo da travessia, já que é necessário pagar uma taxa para usá-la. No entanto, entre 2005 e 2006, aconteceu um rápido aumento do volume de tráfego sobre a ponte devido à migração pendular entre Copenhague e Malmö, já que os custos de moradia no lado sueco eram mais baratos.
De acordo com o Comitê de Öresund, a ponte já gerou um ganho econômico de 57 bilhões de DKK (Coroas Dinamarquesas) para os dois países, devido ao maior deslocamento e menor custo nesse deslocamento, mostrando a importância da obra. 
Apesar de sua grande complexidade, a obra foi entregue no prazo e sem custos adicionais, algo incomum para obras de tamanho porte. O complexo de Öresund é uma grande obra que pode ser vista como um ícone da modernidade, sendo uma das maiores obras de engenharia da Europa.
REFERÊNCIAS
ARCOS. A grande obra da ponte de Oresund: conheça a história. 2018. Disponível em: < https://arcos.eng.br/a-grande-obra-da-ponte-de-oresund-conheca-a-sua-historia/>.
FRANCKE, N. The Øresund Bridge – linking Scandinavia to the continent. Acesso em: 09 de Mar de 2018. Disponível em: <http://www.ingenia.org.uk/Content/ingenia/issues/issue6/Francke.pdf>.
HUGHES, S. A critical analysis of the Øresund Bridge, connecting Copenhagen to Malmö. Proceeding of Bridge Engineering 2 Conference 2010. April 2010, University of Bath, Bath, UK.
MEGA CONSTRUÇÕES. Acesso em: 09 de Mar de 2018. Vídeo disponível em: < https://www.youtube.com/watch?v=uNzRLQ_IHTQ >.
SHRUBSHALL, C. J. A critical analysis of the Oresund Bridge Linking Sweden and Denmark. University of Bath, Bath, UK.
Site oficial: https://www.oresundsbron.com/en/node/6738
SUGUIUTI, C. C. Ponte de Oresund. Acesso em: 09 de Mar de 2018. Disponível em: <https://prezi.com/nsjnmfhpwp0c/ponte-de-oresund/>.