Resumo Cap 5 Obras de Arte Especiais

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Capítulo 5 – Obras de Artes Especiais
São obras elaboradas em separado da rodovia, por pessoal, materiais, e equipamentos diferentes. Devido a singularidade de cada caso são geralmente resultados de projetos individuais não havendo o que chamamos de projeto tipo. O que diferencia as pontes dos viadutos é o fato que para as pontes o importante é a transposição do leito de um curso d’água, e para os viadutos não.
Túneis: são obras que permite a passagem subterrânea e que geralmente envolvem grande dificuldade técnica em seu projeto e implantação o que pode acarretar altos custos. Mesmo tendo um custo de projeto, construção e operação muito altos, pode ser importantes para resolver problemas tais como: 
Longos e estreitos cortes onde os custos financeiros ou ambientais sejam grandes:
Lugares onde seja necessário guardar-se área para construção de vias públicas, estacionamentos, ou outros equipamentos urbanos;
Áreas de interseções largas;
Pátios de ferrovias;
Estacionamentos e outras áreas similares;
Desapropriação do terreno na superfície supera o custo da construção do túnel.
Classificação quanto ao processo construtivo: Túneis construídos pelos métodos utilizados na mineração, onde as obras são executadas no subsolo, preservando a superfície de quaisquer atividades, exceto as embocaduras. Túneis construídos pelo método de escavação e reaterro, onde se retira o material constroem-se a estrutura e reaterra-se. O grande problema deste método é a interferência com a superfície. 
Outra forma de classificarmos os túneis é de acordo com o material escavado, que pode ser: Túneis construídos em rochas duras, que são geralmente de construção mais fácil e, portanto, barata. Túneis construídos em solos moles, geralmente mais caros que os construídos em rochas. Emboques: transição entre túnel e a estrada a céu aberto. Este elemento merece atenção especial dos projetistas visto que é um ponto importante na segurança e também é onde podem ocorrer desmoronamentos da encosta o que pode paralisar o funcionamento da obra.
Escolha entre corte ou túnel: A escolha entre um túnel ou corte deve ser baseada em estudos prévios, contudo simplificadamente podemos considerar que para obras perfuradas em rochas sãs uma escavação subterrânea de grande seção (120 m² = 3 faixas de trânsito) possui um custo aproximado por m³ que se aproxima ao custo da escavação a céu aberto. Portanto quando a cobertura de rocha ultrapassa de 2 a 3 vezes a largura do túnel, a perfuração é mais conveniente do que a escavação de um corte. Outro ponto a ser considerado é que durante sua vida útil o túnel provavelmente exigirá menos manutenção que um corte, mas por outro lado exigirá um custo de operação, às vezes, bastante alto. 
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	Cortes
	Vantagens:
	Desvantagens:
	Mais barato em pequenas alturas (< 40 a 50 m);
	Maiores desapropriações;
	Fácil execução (Mão-de-obra e equipamentos normais);
	Manutenção continua, interrupções do trânsito;
	Poucas investigações preliminares.
	Traçado geralmente mais comprido;
	
	Maiores danos ecológicos;
	
	Contenções caras, quando necessárias.
	Túneis
	Vantagens:
	Desvantagens:
	Desapropriações muito pequenas;
	Investigações preliminares mais caras;
	Isento de manutenção;
	Mais caro com pequena cobertura;
	Traçado geralmente muito menor;
	Muito caro em solo;
	Danos ecológicos mínimos
	Problemas sísmicos nas cidades;
	
	Requer mão-de-obra e equipamentos especializados;
	
	Alto custo de operação;
	
	Tem custos operacionais (iluminação, ventilação etc.);
	
	Perigoso em caso de acidente ou qualquer catástrofe
Escolha da seção: A largura da plataforma deve aceitar os veículos em trânsito e os veículos que eventualmente tenham que parar por algum defeito mecânico. Normalmente a altura adotada no Brasil é de 5,5 m, largura 3,6 m por pista + 1 m para passarela de passagem de pedestre� + mínimo de 1,4 m (para eventual ciclovia).
Escavação: Geralmente a escavação de um túnel em rocha é feita abrindo-se um determinado número de furos na cabeceira, carregando-os com explosivos e detonando-os numa ordem pré-determinada. A disposição e a direção dos furos, a quantidade ou razão de carga dos explosivos e a seqüência de detonação dos furos constituem o que se denomina "esquema de fogo", que é composto por: pilão, alargamento e contorno. A escavação pode ser feita de duas formas: Escavação descontinua: pode ser feita em seção plena ou parcelada, dependendo da área do túnel, da natureza da rocha e do equipamento utilizado. O avanço em seção plena é sempre preferível pela rapidez, mas quando a seção é muito grande para o equipamento se faz necessário escavar o túnel em calota e rebaixo. Equipamentos: são usados equipamentos como Jumbo ou Hydraboom, neles os martelos manuais com avanço pneumático são utilizados unicamente para serviços auxiliares.
Escavação continua: exige equipamentos especiais e, portanto mais caros que os equipamentos mais comuns encontrados nas escavações descontínuas, contudo sua especialização resulta em alta produtividade e qualidade dos serviços. Equipamentos TBM: Embora possam ser utilizados em todos os tipos de rochas, suas características se sobressaem em rocha brandas, onde o TBM escava com rapidez e economia, são constituídos basicamente por uma cabeça cortante rotativa, um sistema de propulsão para efetuar o giro pressionando a cabeça contra à face e uma correia para remoção do material cortado. Vantagens e desvantagens.
	Vantagens
	Desvantagens
	Maior rapidez de escavação em rochas brandas (até 3,2 m/h, média mensal);
	Custo de aquisição muito elevado;
	Menor necessidade de janelas em túneis compridos;
	Só pode-se escavar túneis circulares de diâmetro fixo (ou com pouca variação de diâmetro);
	A rocha do contorno permanece intacta, freqüentemente sem necessidade de escoramento e revestimento;
	Em rochas duras a produção cai drasticamente;
	Não provoca abalos sísmicos de detonações (importante em áreas urbanas);
	Não produz brita para agregado ou enrolamento;
	A cobertura de rocha sã acima da abóbada pode ser pequena (<0,5 x largura do túnel) sem prejudicar a estabilidade;
	O tempo de utilização real varia entre 50 e 70%. O restante do tempo é usado em manutenção ou concertos;
	Quando o túnel é revestido o consumo de concreto é até 50% menor;
	Requer mão-de-obra muito especializada.
	O túnel é de fácil manutenção, nenhuma rocha solta (choco);
	
	Melhores condições de trabalho (nenhum gás de detonação, pequeno risco de queda de blocos).
	
Escoramento e revestimento: Existem várias formas de serem feitos estes escoramentos. Atirantamento: Quando a rocha encontra-se sã, mas fraturada a estabilização pode ser obtida com tirantes. Os tirantes são elementos onde existe uma placa com porca, uma haste de aço, e um sistema de ancoragem no fundo do furo. Após a fixação do sistema de ancoragem, a porca é apertada e com isso o tirante é protendido. Concreto Projetado: Caso a rocha do maciço seja muito fraturada a ponto de poder causar desprendimento de blocos entre os tirantes, esta é a melhor opção. Aplicado através de projeção sobre a superfície da rocha com auxílio de bombas pneumáticas ou automáticas. São aplicadas várias de mão do concreto aditivado, que possuirão espessura média de 5 cm. Cambotas: A utilização de cambota é preferida quando a obra for executada em solo ou em rocha alterada, não sendo possível o uso de tirantes ou projeção de concreto. As cambotas nada mais são do que perfis metálicos padronizados, com seção em I ou H. Concreto Estrutural: O concreto estrutural é a opção geralmente utilizada no início dos emboques ou nas áreas onde foram utilizadas as cambotas, sendo aplicado com o auxílio formas moveis ou telescópicas. Esta é uma opção cara e demorada. 
Serviços auxiliares: Ventilação: Um sistema de ventilação que retire os gases provenientes das explosões dos motores deve ser implantado sempre que o túnel alcançar comprimentos superiores a80 ou 100 metros. Ar comprimido: Uma rede de ar comprimido é instalada de forma a atender a todos os equipamentos que dela se utilizem tais como perfuratrizes, equipamento para concreto estrutural e projetado, bombas pneumáticas, etc. Iluminação: Para permitir o trabalho as galerias são sempre iluminadas artificialmente a uma razão de 10 W por metro de túnel. É importante a existência de um gerador de emergência para a garantia do fornecimento do serviço. Drenagem: A água que aparece devido a percolação por entre o maciço é retirada preferencialmente por gravidade e valetas localizadas nas laterais do túnel. Caso isto não seja possível devem ser abertos poços de acumulação de onde haverá o bombeamento para fora. Rede Elétrica: A distribuição da energia elétrica deve ser feita por meio de cabos blindados que alimentarão transformadores dispostos adequadamente. Água industrial: Na perfuração de túneis, devido às dificuldades na dissipação do pó, é necessário que os equipamentos não funcionem a seco. Assim o abastecimento adequado e constante de água deve ser garantido por caixas de água oportunamente localizada acima do túnel e tubulações de distribuição. Topografia: O levantamento topográfico, como no resto das estradas, deve fornecer as coordenadas e elevação de pontos localizados ao longo do eixo a cada estaca, assim como nos pontos onde haja alguma mudança de direção. 
Revestimentos: Após o escoramento e revestimento iniciais pode-se executar os serviços definitivos de revestimento que irão garantir a estabilidade e melhorar a estética final da obra. Para tanto se pode revestir o interior do túnel ou mesmo deixá-lo com rocha aparente, o que não é problema se a rocha for sã. O revestimento com cores claras permite maior economia na iluminação e a utilização de cores claras nas paredes e abóbada escura desperta menos angústia em pessoas claustrófobas.
Instalações complementares: Após a conclusão das obras restam ainda os seguintes serviços para a entrega da obra: sinalização, iluminação, ventilação, telefonia de emergência, sistemas antiicendio, postos de socorro, sistema interno de televisão, estação de controle situada anexo ao túnel.
Ponte e viadultos: Pontes são estruturas utilizadas para vencer vãos que contém água. Viadutos embora sejam estruturas similares às pontes vencem vãos que a princípio não possuem água. Destas definições podemos verificar que não existe diferença estrutural substancial entre ambas. A grande diferença que pode ocorrer é a dificuldade construtiva de acesso à obra que existe nas pontes. 
Tipos básicos de estruturas de transposição: Estrutura em viga: o esforço predominante sofrido é a tração. Como os materiais naturais resistem pouco à tração esta opção historicamente sempre serviu como restrição ao comprimento da transposição visto que o aumento do comprimento da viga representa num acréscimo substancial em seu peso próprio, o que aumenta mais ainda os esforços de tração que ocorrem nas fibras inferiores. Apesar do exposto, esta é a solução mais adotada atualmente para pontes projetadas para vencer pequenos ou médios vãos, já que existem materiais como o aço e técnicas como o concreto armado, concreto protendido e treliças que ajudam a vencer estas restrições. Estrutura em arco: utilizam-se melhor das características que os materiais naturais tem de suportar melhor à compressão. A forma em arco permite que os esforços de flexão sejam transferidos para o arco e atuem como esforços de compressão. A vantagem dos arcos é que os esforços são de compressão, e os materiais naturais como pedra e madeira, geralmente resistem bem a estes esforços. Estrutura Suspensa: Estruturas suspensas são aquelas onde a plataforma de rolagem é suportada por algum tipo de estaiamento, o que representa que os esforços predominantes são os de tração. São obras com baixo peso próprio o que auxilia a serem uma forte opção quando se necessita vencer grandes vãos. Dois são os tipos básicos das estruturas de pontes suspensas, as que nos apresentam as pontes pênsil e as pontes estaiadas. 
Materiais utilizados na construção de pontes e viadutos: Madeira: É um material barato, de fácil aquisição e manipulação o que faz com que seja utilizado até hoje em obras pequenas e cargas geralmente não muito grandes. Sua durabilidade é que deixa a desejar, mas como as tarefas de conserto e substituição de peças são fáceis e rápidas este não é o maior dos problemas. Alvenaria de pedra: Este material começou a ser usado com as pontes em arco que se utilizam da grande virtude das pedras, a capacidade de suportar grandes cargas em esforços de compressão. Com o uso deste material as obras são pesadas e duradouras. Seu uso caiu em declineo com o advento do concreto. Como seu peso aumenta substancialmente com o aumento do vão existe uma restrição ao seu tamanho já que seu peso a tornaria inviável. Metálicas: A utilização do ferro e do aço permitiu a construção de obras muito mais leves, delgadas, com maiores vãos e possibilidades plásticas, principalmente quando utilizado em treliças. Com o aço são feitos os estais das pontes suspensas. Outra grande vantagem é que seu custo é baixo e pode ser utilizado de forma pré-fabricada, agilizando a obra. Concreto Armado: possuem ainda restrições quanto ao comprimento das peças que sofrem esforços de tração. São, pelo menos no Brasil, a evolução natural das pontes de madeiras quando de pretende vencer pequenos vãos. Concreto Protendido: aos projetistas criarem obras esbeltas e capacidade de vencer grandes vãos sem abrir mão da capacidade de criar obras criativas e bonitas. Esta técnica é bastante utilizada para vencer médios vãos. 
Estruturas em treliças: O uso da madeira e do aço permitiu a utilização da técnica de construção de estruturas com treliças que são esbeltas, belas, leves e resistentes. Na pratica, existem várias estruturas utilizadas, tais como tráfego dentro da treliça, em cima ou em baixo da treliça. 
Sistemas de operação: podem ser fixas ou móveis (levadiças ou elevatórias). As pontes fixas são aquelas construídas quando é possível a construção de uma estrutura bastante alta com relação ao nível da água, se for o caso de se permitir a passagem de embarcações sob elas. Também podem ser construídas quando não há fluxo de embarcações. As pontes móveis permitem que parte da estrutura da ponte seja removida temporariamente permitindo o livre fluxo de embarcações quando não há altura suficiente para se passar sob elas. Este tipo de ponte pode ser classificada em pontes elevatórias, quando o tabuleiro sob horizontalmente, e pontes elevadiças quando o tabuleiro é flexionado. 
Galerias: São Obras de Arte Especiais que permitem a passagem de águas sob a via com vazão superior à dos bueiros, mas inferior à das pontes. Possuem seções transversais com formatos quadrados ou retangulares, no caso dos construídos em concreto armado e circulares ou elípticos quando feitos em aço. Podem possuir seções simples, duplas ou triplas.
Passarelas: Sua disposição deve ser muito bem estudada a fim de se otimizar seu uso. Geralmente são necessárias obras complementares como cercas, por exemplo, que impeçam as travessias não autorizadas no entorno da obra, já que as pessoas, mesmo pondo suas vidas em perigo, muitas vezes preferem atravessar vias com tráfego intenso a se deslocar por mais alguns metros. Podem ser superiores ou inferiores. 
Muros de Arrimo: Muros de arrimo são Obras de Arte Especiais, normalmente bastante caras, projetadas para garantir a estabilidade de taludes e a segurança de vias e usuários. Estas obras exigem projetos especiais elaborados especificamente para cada situação com o uso de técnicas tradicionais ou mais modernas.