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Nas zonas de transição aterro-ponte para além dos assentamentos devidos ao carregamento cíclico induzido pelo tráfego ferroviário e dos assentamentos dos solos de fundação e aterros,

ocorrem ainda problemas particulares deste tipo de transição fundamentalmente relacionados com a interação via-ponte-aterro nos encontros da ponte.

Para esta interação contribuem as características da ponte, o tipo de via e o processo de construção do aterro (Smekal, 1997). Fatores como a localização das juntas de dilatação da via, o tipo de ponte e de encontro, o tipo de estrutura de transição, a maior ou menor facilidade de compactação junto ao encontro ou o sistema de drenagem adotado, contribuem largamente para a definição do comportamento a longo prazo de uma transição aterro-ponte. De uma forma geral as deformações que ocorrem nestas zonas de transição são devidas aos assentamentos do aterro por inadequada compactação, a movimentos da ponte ou da via induzidos pelo carregamento ou por variações de temperatura.

O levantamento da via na zona de transição na sequência da flexão da ponte é um problema típico. Quando o comboio está sobre a ponte, a via flete juntamente com o tabuleiro, impondo o levantamento da via na proximidade do encontro (cerca de 1 a 3 m). Sob as travessas desta zona o balastro é descarregado e carregado de forma cíclica, propiciando o desenvolvimento de tensões elevadas e o aparecimento de deformações no balastro e nas camadas subjacentes. Apresenta-se na Figura 2.18 uma representação esquemática do efeito de levantamento da via junto ao encontro da ponte (Hess, 2007).

Figura 2.18 – Representação esquemática do efeito da rotação do tabuleiro da ponte (Hess, 2007)

As forças de levantamento são controladas recorrendo aos critérios de dimensionamento de pontes ferroviárias, estabelecendo limites para a rotação do tabuleiro da ponte, na transição entre tabuleiros consecutivos ou na transição entre um tabuleiro e o encontro, de acordo com a regulamentação. Em pontes de grande vão as forças necessárias para fixação do carril podem mesmo exceder os limites dos sistemas de fixação convencionais (Hess, 2007).

Apresenta-se na Figura 2.19 um pormenor do carril numa zona de transição aterro-ponte numa ponte metálica em Itália, onde as marcas deixadas pelos sistemas de fixação no patim do carril, assinaladas na figura, denunciam os movimentos longitudinais do carril.

Figura 2.19 - Pormenor das marcas deixadas pelo sistema de fixação no patim do carril na zona de transição aterro-ponte de uma ponte metálica em Itália

Outro problema típico das transições é o aparecimento de folgas junto ao encontro causadas por movimentos longitudinais da estrutura da ponte, induzidos por forças horizontais ou efeitos térmicos, cuja repetição origina a compactação gradual das camadas de balastro e fundação (Smekal, 1997). Este processo caracteriza-se pelo desenvolvimento de um plano de rutura passivo quando a ponte dilata e um plano de rutura ativo quando contrai conforme ilustrado na Figura 2.20.

Figura 2.20 - Planos de rutura ativo e passivo devidos ao movimento longitudinal da estrutura (Smekal, 1997)

Este é um fenómeno muito frequente em pontes integrais onde não existem juntas de dilatação nem nos vãos, nem junto aos encontros, sendo a dilatação térmica da ponte responsável pela compactação das camadas da via.

Aspetos como o tipo de ponte ou o tipo e fundação do encontro podem condicionar toda a dinâmica da zona de transição.

O tipo de fundação do encontro depende das características resistentes e de deformabilidade do solo de fundação, do tipo de ponte e da implantação desta no terreno. A adoção de soluções que apoiam diretamente no aterro, ou seja, fundação direta, têm demonstrado bom desempenho nomeadamente na redução do aparecimento de assentamentos diferenciais, uma vez que tornam

o encontro numa estrutura mais flexível que assenta de forma mais solidária com o aterro (ERRI, 1999).

Na Figura 2.21 ilustram-se algumas soluções vulgarmente aplicadas na construção dos encontros nos Países Baixos, onde predominam terrenos moles (Duijvestijn et al., 2003). Conforme se pode verificar nas soluções A, R, B e C considerou-se o aterro fundado em estacas enquanto que na solução D a fundação é direta sendo neste caso considerado o tratamento dos solos de fundação do encontro e da zona de transição conforme esquematizado nesta figura. As soluções A e R são soluções construtivas tradicionalmente adotadas nestes países e as soluções B e C são semelhantes entre si com a diferença de que em B se considera laje de transição. De referir ainda que nas soluções A, C e D o aterro junto ao encontro foi tratado com cimento. O estudo desenvolvido pelos autores consistiu na simulação do comportamento a longo prazo da zona de transição através da determinação da deformação obtida após seis meses de pré- carregamento e depois da construção dos encontros. As conclusões deste estudo indicam que o comportamento a longo prazo da zona de transição melhora consideravelmente nas soluções em que os solos de fundação são tratados com cimento (A, B e D), independentemente da solução construtiva adotada para o encontro. Verificaram ainda que na solução D ocorre também assentamento da estrutura do encontro o que faz com que as diferenças de assentamento entre a zona de aterro e a estrutura diminuam.

Variante A, R Variante B Variante C Variante D

Figura 2.21 – Diferentes casos de fundação de encontros nos Países Baixos (adaptado de Duijvestijn et al. (2003))

A geometria dos encontros condiciona a compactação do aterro sendo necessário, em cada caso, estudar cuidadosamente o processo de execução de forma a garantir uma correta compactação em todos os pontos (Goicoechea, 2007). Por exemplo, os encontros fechados, constituídos por uma parede contínua transversal à via e com altura igual à altura do aterro, devem ser construídos antes da compactação do aterro e, idealmente, os muros de ala devem ser concebidos sem elementos que perturbem estes trabalhos. Os encontros abertos são geralmente construídos após a construção do aterro e por serem fundados em pilares o processo de compactação do material de aterro é em geral mais fácil.