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Os principais danos em pontes fluviais ocorrem durante cheias, por diversas razões. A principal dessas razões decorre das erosões localizadas do leito fluvial junto às fundações de pilares e de encontros. As erosões localizadas são um fenómeno complexo induzido pelo campo de escoamento gerado em redor de pilares e de encontros. Em Portugal, o acidente de Entre- os-Rios, que provocou 59 mortes, foi parcialmente devido à erosão junto de um pilar. Os pilares são frequentemente constituídos por 1 coluna simples. Desde a década de 1950, os engenheiros hidráulicos fizeram grandes progressos na previsão de erosões em pilares simples. Foram publicados manuais de cálculo, usados de forma generalizada na prática da engenharia. Entre as contribuições para o conhecimento do fenómeno merecem destaque as da Universidades de Auckland, Colorado e Florida. Os métodos de previsão foram estabelecidos, na maioria, com base em dados obtidos em centenas de trabalhos conduzidos pelo mundo; apesar disso, estes são apontados como conduzindo a previsões da profundidade de erosão excessivas. De acordo com conclusões recentes da Univ. da Florida, as previsões por excesso devem ser atribuídas ao efeito da dimensão relativa dos sedimentos, que poderá não ter sido bem considerado nos estudos experimentais mencionados; por isso, este efeito será investigado no âmbito deste projeto. A equipa de investigação já estabeleceu contactos com as Univ. de Auckland e da Florida, que serão mantidos e aprofundados para troca de experiências, complementação de dados e debate de ideias.
Considerações de ordem física e económica têm levado a que, cada vez mais, as fundações de pontes sejam constituídas por colunas fundadas em maciços de encabeçamento suportados por estacas. Pilares com esta configuração são designados de
pilares complexos. São exemplos as fundações das pontes Vasco da Gama, das Lezírias e da futura ponte sobre a albufeira de Crestuma-Lever. Sendo o custo destas obras da ordem de biliões de  |
Resumo
Os principais danos em pontes fluviais ocorrem durante cheias, por diversas razões. A principal dessas razões decorre das erosões localizadas do leito fluvial junto às fundações de pilares e de encontros. As erosões localizadas são um fenómeno complexo induzido pelo campo de escoamento gerado em redor de pilares e de encontros. Em Portugal, o acidente de Entre- os-Rios, que provocou 59 mortes, foi parcialmente devido à erosão junto de um pilar. Os pilares são frequentemente constituídos por 1 coluna simples. Desde a década de 1950, os engenheiros hidráulicos fizeram grandes progressos na previsão de erosões em pilares simples. Foram publicados manuais de cálculo, usados de forma generalizada na prática da engenharia. Entre as contribuições para o conhecimento do fenómeno merecem destaque as da Universidades de Auckland, Colorado e Florida. Os métodos de previsão foram estabelecidos, na maioria, com base em dados obtidos em centenas de trabalhos conduzidos pelo mundo; apesar disso, estes são apontados como conduzindo a previsões da profundidade de erosão excessivas. De acordo com conclusões recentes da Univ. da Florida, as previsões por excesso devem ser atribuídas ao efeito da dimensão relativa dos sedimentos, que poderá não ter sido bem considerado nos estudos experimentais mencionados; por isso, este efeito será investigado no âmbito deste projeto. A equipa de investigação já estabeleceu contactos com as Univ. de Auckland e da Florida, que serão mantidos e aprofundados para troca de experiências, complementação de dados e debate de ideias.
Considerações de ordem física e económica têm levado a que, cada vez mais, as fundações de pontes sejam constituídas por colunas fundadas em maciços de encabeçamento suportados por estacas. Pilares com esta configuração são designados de
pilares complexos. São exemplos as fundações das pontes Vasco da Gama, das Lezírias e da futura ponte sobre a albufeira de Crestuma-Lever. Sendo o custo destas obras da ordem de biliões de Euro, justifica-se a previsão rigorosa das profundidades de erosão, tanto por razões económicas como de segurança.
A investigação sobre erosões em pilares complexos é muito mais recente do que a de pilares simples; só se identificaram na literatura quatro métodos de previsão da profundidade de equilíbrio em pilares complexos; três desses foram formulados neste
milénio. Apesar da complexidade do fenómeno de erosão junto de pilares complexos, os quatro métodos derivaram de evidência experimental limitada. O método da Florida, sendo o mais completo e baseado no conjunto de dados mais alargado, deriva de somente 49 ensaios, enquanto as combinações geométricas da coluna, maciço de encabeçamento e grupos de estacas são incontáveis. Assim, é sem surpresa que as previsões dos métodos existentes são erróneas (Sousa 2007), justificando-se o esforço de investigação aqui proposto. O objetivo da equipa de projeto é desenvolver um extenso programa envolvendo cinco instituições de investigação portuguesas, no sentido de cobrir sistematicamente erosões junto de configurações plausíveis de pilares complexos. O objetivo final é a produção de um manual aplicável a pilares simples e complexos. Como os projetos da FCT têm a duração máxima de 3 anos, o referido objetivo foi reduzido de forma a cobrir cerca de 50% do programa de longo prazo. Os ensaios foram organizados em quatro ações que constituem a base para 3 mestrados e 2 doutoramentos. Um destes focará i) o efeito da dimensão relativa dos sedimentos em pilares simples (ação #1) e ii) a erosão de equilíbrio em grupos de estacas cilíndricas correspondentes a pilares complexos encabeçados acima da superfície livre (ação #2). O outro estudará a parcela da profundidade de erosão imputável à coluna de pilares complexos assente numa ou duas fiadas de estacas e valores correntes das razões entre a altura do escoamento e a largura do encabeçamento e entre a largura e o comprimento do encabeçamento (ações #3 e #4). Admite-se que dentro de 3 anos, outro projeto - a continuação deste - se concentre i) em completar as ações referidas para gamas não cobertas de variáveis pertinentes e, acima de tudo, ii) a avaliar as parcelas da profundidade de erosão imputáveis ao encabeçamento de estacas e às próprias estacas; isto será conseguido subtraindo a profundidade de equilíbrio em estacas submersas (a medir no futuro projeto) e em colunas simples (medidas no presente projeto e no próximo) da profundidade de equilíbrio em pilares complexos. Do programa de seis anos surgirá um método robusto de previsão de erosões junto de pilares complexos.
Na revisão da literatura tornar-se-á claro que a equipa de investigação tem larga experiência em estudos de erosões localizadas. A equipa acredita que pode levar a cabo, com sucesso, o programa de investigação proposto; a competência científica reflete-se, por exemplo, no reconhecimento internacional que granjeou, ilustrado pelas dezenas de artigos revistos por membros da equipa, em anos recentes, para o JHE e o JHR, no tema das erosões localizadas. |