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I. Introdução
Desde os fins do século XIX que a rede ferroviária, ligando as duas principais cidades do País, Lisboa e Porto, se fazia apenas através da Ponte Maria Pia, estrutura de aço que, projectada e construída pela Casa Eiffel, foi iniciada em 5 de Janeiro de 1876 e inaugurada a 4 de Novembro de 1877. Esta ponte, comportando apenas uma via, desde sempre impôs fortes restrições de velocidade e de carga, (máximos de 20 km/h e de 16 toneladas por eixo e 3,8 toneladas por metro) penalizando assim fortemente o trafego de mercadorias e de passageiros. A construção da Ponte de São João aparece assim como tarefa urgente e prioritária num plano global de melhoria das condições do transporte ferroviário da zona Norte. Para estudar e resolver estes problemas foi criado em 13 de Novembro de 1981 (DL/307/81) o Gabinete da Ponte Ferroviária sobre o rio Douro com o fim de promover e coordenar todas as actividades relacionadas com o empreendimento. A 15 de Outubro de 1986 (DL/347/86) foi substituído pelo Gabinete do Nó Ferroviário do Porto – GNFP tendo sido alargadas as suas funções, de modo a centralizar a gestão e coordenar todas as alterações de infra-estrutura ferroviária nessa região. II. Descrição geral da Ponte de São João a) Traçado A nova ligação ferroviária entre as cidades do Porto e de Vila Nova de Gaia, foi objecto de numerosos estudos. Diversos traçados alternativos foram analisados, tendo sido escolhido o proposto pelo Professor Engenheiro Edgar Cardoso. Este traçado, situa-se a cerca de 180 metros a montante da Ponte Maria Pia e permite a passagem de cerca de quatro centenas de comboios por dia a uma velocidade máxima de 120 km/h e com cargas de 25 toneladas por eixo e 8 toneladas por metro. Esta nova Ponte proporciona a transposição ferroviária do Rio Douro sem quaisquer restrições. b) Estrutura Principal A ponte e seus viadutos de acesso constituem a estrutura Principal e têm uma extensão total de 1140 metros. O viaduto de acesso à margem direita (Norte) é formado por dois vãos de 60 metros e um vão de 50 metros. O viaduto de acesso à margem esquerda (Sul) tem a extensão de 360 metros e é constituído por 6 vãos. A ponte propriamente dita, do tipo pórtico múltiplo contínuo de pilares verticais, tem vãos laterais de 125m e um vão central, entre eixos dos pilares do rio, de 250 metros. Os viadutos estão monoliticamente ligados à Ponte, constituindo o seu natural prolongamento, e terminam nas respectivas margens em encontros de betão armado de grandes dimensões (62 e 48 metros, respectivamente para as margens direita e esquerda). O tabuleiro está estabelecido à cota de 66 metros, isto é, cerca de 6 metros acima da Ponte Maria Pia. A superestrutura da ponte principal é constituída por uma viga caixão de secção trapezoidal, bicelular, de altura variando entre um mínimo de 4 metros nos viadutos, um máximo de 14 metros sobre os pilares e com 7 metros a meio do vão central. As almas e o banzo inferior possuem espessuras variáveis e o banzo superior tem geometria constante. As almas sobressaem da laje de suporte dos carris para um melhor equilíbrio estrutural das secções transversais e também para servirem de guiamento aos comboios em caso de descarrilamento. Os carris das duas vias assentam directamente na laje superior da viga caixão; entre os carris e as vigas de bordadura e central, a plataforma será revestida por um betão poroso, que funciona também como dispositivo de frenagem em caso de descarrilamento. A estrutura principal, constitui uma peça contínua de betão armado e pré-esforçado, de excepcional dimensão, monolítica desde o encontro na margem esquerda até ao encontro na margem direita, com cerca de 1140 metros de extensão. Nos encontros estão instalados aparelhos de concepção especial, imaginados para suportar severas acções de frenagem, que permitem movimentos lentos, como o devido à variação de temperatura, mas impedem os movimentos rápidos, como os causados pela travagem de um comboio ou por um sismo. c) Fundações As fundações variam de acordo com os diferentes tipos de terreno encontrados e com as cotas a atingir. São, todavia, de destacar os dois pilares principais, cada um dos quais, dada a excepcional grandeza das solicitações, foi fundado sobre 130 micro-estacas de betão armado, constituídas por 5 varões de aço A500NR com 50 mm de diâmetro e com 12 metros de extensão, cravadas no fundo rochoso do rio. Sobre as cabeças das micro-estacas foi construído um maciço de embasamento, em betão armado, com 14 metros de diâmetro. Nesse embasamento nasce o pilar oco, em betão armado, que começando por ter a forma circular com 12 metros de diâmetro, se desenvolve como hiperbolóide truncado por 4 superfícies parabólicas. d) Processo Construtivo d.1 Pilares Principais O trabalho começou por pré-fabricar e posicionar em pleno rio, uma plataforma octogonal em estrutura metálica que, no seu interior, deixava espaço para a instalação de uma ensecadeira metálica com cerca de 14 metros de diâmetro. O bordo inferior desta ensecadeira foi recortada de acordo com o perfil do fundo rochoso desenhado com base nas sondagens efectuadas. Esta ensecadeira possuía parede dupla na sua parte inferior, constituindo células através das quais se colocou betão submerso para selagem da zona de contacto. Uma vez selada a zona de contacto entre a ensecadeira e o fundo rochoso e limpo o lodo existente no interior, procedeu-se à betonagem submersa da parte inferior do embasamento que se encontra (no pilar sul) a 13,5 metros abaixo do nível médio do rio. d.2 Superestrutura A superestrutura da ponte foi construída pelo método dos avanços sucessivos ou das consolas, utilizando dois pares de cimbres metálicos (carrinhos) montados um em cada topo do pilar e realizando avanços simétricos. e) Controlo de Qualidade As características da obra impunham um controlo de qualidade dos materiais a utilizar exaustivo e minucioso. Assim, foi montada instrumentação em diferentes partes da obra com o objectivo de controlar a fase construtiva e as provas de carga e de permitir observação contínua em fase de serviço. Como equipamento principal, foi construído um Laboratório Estrutural para acompanhamento da obra, quer na fase de execução, quer em fase da exploração da ponte e, como preparativo para a construção do tabuleiro foi realizado um Trecho Experimental com 21,5 metros de comprimento, onde se ensaiaram e testaram à escala natural, as metodologias de execução e dos meios auxiliares de construção. III. Viadutos de Acesso A totalidade da obra de construção da Ponte Ferroviária e seus Viadutos de acesso, desenvolve-se por cerca de 4 km de extensão entre as Estações de V. N. Gaia (Margem Esquerda) e Campanhã (Margem Direita). De uma forma genérica poderemos dividir o empreendimento em 3 grandes zonas:
1.e – Obra 5 Túnel sobre a Serra do Pilar com uma extensão de 240 metros e secção semi-circular de 5,40m de raio (84m2), localizado sob uma zona de grande densidade de construções habitadas. A sua abertura foi realizada em 4 fases, sendo o suporte do terreno efectuado por aduelas metálicas constituídas por uma treliça central e duas laterais, descarregando em duas colunas centrais, duas laterais e quatro sapatas. O extradorso é drenado radialmente por meio de tubos perfurados de polietileno de 0,10m de diâmetro, afastados de um metro, com escoamento para uma valeta coberta, localizada no eixo da plataforma. O revestimento foi feito com betão B30 bombado, numa espessura de 0,35m, com dupla armadura. O molde utilizado foi metálico deslocando-se sobre carris, o que permitiu executar betonagens a secção plena com avanços de 3,00m. 1.f – Obra 6 Zona em perfil de escavação em que a plataforma de circulação é constituída por uma laje pré-esforçada nas duas direcções directamente assente no terreno numa extensão de 180 metros. 1.g – Obra 7 Zonas em perfil de aterro em que a plataforma de circulação é constituída por uma laje assente sobre o terreno, armada e pré-esforçada, numa extensão de 46,0m e por uma passagem inferior (Rua Alfredo Faria de Magalhães) com cerca de 15 metros. 2. Trabalhos na Margem Direita São basicamente constituídos por: 2.a – Obra 8 Perfil em escavação numa extensão de 83m, junto ao Morro da China, executado com auxilio de muros de suporte com gigantes pré-esforçados verticalmente, atirantados e dos pré-esforçados também para maciços colocados à distancia conveniente do tardoz do muro. 2.b – Obra 9 e 10 Viaduto-estacada, em laje maciça de secção variável, com a extensão de 666m, apoiado em pilares verticais e pilares de junta com a forma de U invertido, fundados em poços de betão. 2.c – Obra 11 Viaduto sobre a Rua do Freixo com vão de 20 metros construído em laje de betão armado e pré-esforçado. 2.d – Obra 13 Beneficiação do viaduto do Rego Lameiro, viaduto existente em alvenaria, cujas juntas foram completamente tratadas e a cabeça amarrada com o auxilio de uma laje tirante. 3. Estrutura Principal A ponte e seus viadutos de acesso constituem a estrutura Principal e têm uma extensão total de 1140 metros (Obras 14 a 16).
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