Número 36 . Novembro 2010
Organic PreStressing System (OPS)
Mota-Engil Engenharia e BERD na vanguarda da tecnologia

O que é  o Sistema OPS?

Inspirado no funcionamento de estruturas existentes na natureza (biomimética), mais concretamente no comportamento do músculo humano, o sistema OPS é um sistema de pré-esforço adaptativo automático que tem a capacidade de aumentar e diminuir as forças de pré-esforço de acordo com a variação da carga.

O conceito OPS nasceu a partir da observação da extraordinária eficácia de algumas soluções estruturais presentes na natureza.

Um músculo (ou sistema efector) é um elemento estrutural com um grau de rigidez variável, rigidez essa que é conseguida através do fornecimento de energia. Considera-se, por isso, um elemento estrutural com a capacidade de modificar a rigidez de uma estrutura, melhorando convenientemente o seu desempenho quando submetida a acções exteriores.

Um exemplo útil de um sistema efector é o Sistema de Pré-Esforço Orgânico (OPS) que resulta de um pré-esforço "optimizado" porque se evitam cargas permanentes indesejadas e as perdas diferidas de pré-esforço são grandemente minimizadas.
Para além disso, o OPS permite a concepção de estruturas mais leves e mais esbeltas utilizando os mesmos materiais estruturais. Estas soluções estruturais adaptam-se particularmente bem a situações com uma relação carga variável / carga permanente elevada.

O Sistema OPS aplicado em Cimbres autolançáveis

Apesar do OPS poder ter inúmeras aplicações, os cimbres autolançáveis foram eleitos como elementos preferenciais de aplicação. A aplicação de "músculos" a cimbres revelava-se como uma solução particularmente interessante e vantajosa, na medida em que as forças de compensação apenas actuam quando necessário.

Os cimbres autolançáveis são estruturas de aço que suportam a cofragem que dá forma à ponte e foram concebidos para serem utilizados na construção de pontes betonadas in situ. São equipamentos de grande porte com duas propriedades fundamentais: são autoportantes, ou seja, sustentam-se a si próprios sem necessidade de apoios intermédios e, como a própria designação o indica, são autolançáveis, ou seja, têm a faculdade de se movimentarem de um vão para outro.

O Sistema OPS aplicado a cimbres autolançáveis não é mais que um sistema de pré-esforço, no qual a força aplicada se ajusta automaticamente às cargas suportadas através de um sistema de controlo, de forma a reduzir deformações e minimizar tensões. Para além de serem mais leves os cimbres autolançáveis com OPS são mais seguros, uma vez que a estrutura está em constante monitorização.

Da Investigação à Obra - Um processo exemplar de I+D+i

Em 1994, na sequência da elaboração da tese de Mestrado intitulada "Soluções da Natureza para Problemas Estruturais", o Professor Pedro Pacheco iniciou na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto um trabalho de investigação de fundo que visava estudar aplicações de soluções das Bioestruturas a estruturas da Engenharia Civil.

Na fase inicial desse trabalho de investigação tornou-se necessário investir perto de um ano no estudo de Anatomia com especial ênfase na Miologia (a disciplina da Anatomia que estuda os músculos).

Em 2001, depois de uma distinção internacional da FIB (Federation International du Beton), idealizaram-se os primeiros estudos experimentais.
Em 2002 o projecto OPS foi apresentado à MOTA-ENGIL, tendo sido celebrado o Protocolo OPS1 com a Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, iniciando-se assim formalmente a cooperação científico/tecnológica.

A empresa MARTIFER ficou responsável pela fabricação do modelo à escala reduzida patente no laboratório da FEUP.

Também no âmbito do OPS1 (primeira fase de desenvolvimento do projecto), foi estabelecido um contrato com o grupo de Automação Industrial do IDMEC/INEGI, também da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, responsável pelo projecto de automação. Em Setembro de 2003, o modelo reduzido do cimbre com OPS já funcionava regularmente.

As primeiras vantagens do sistema OPS foram evidentes: permite reduzir deformações máximas em mais de 90%; permite reduzir entre 20% a 35 % o peso da estrutura. Adicionalmente, a implementação do sistema revelou-se tecnologicamente exequível e fiável e verificou-se que os cimbres com OPS são economicamente viáveis.

A existência de um modelo físico, mesmo que em escala reduzida, para além das valências científicas que assegurava, permitiu aos técnicos de processos construtivos avaliar de uma forma mais concreta as potencialidades do sistema.

Embora os ensaios realizados permitissem tirar inúmeras ilações para uma primeira aplicação à escala real, subsistiam dúvidas sobre a fiabilidade dos sensores em ambiente de Obra. Essa foi a maior razão de ser do Protocolo OPS2 acordado em Janeiro de 2004. Instalaram-se sensores e um autómato num cimbre autolançável convencional (cimbre superior) na obra de S. Brás, durante alguns meses. Esses trabalhos permitiram confirmar a viabilidade do sistema e tirar algumas ilações providenciais para a sua fiabilidade. Foram simultaneamente realizados ensaios de sensores em câmaras térmicas para simular condições atmosféricas extremas.

Quase simultaneamente, foi identificada uma obra que, pelos vãos envolvidos, pelo processo construtivo originalmente previsto, pelo prazo e pela tipologia estrutural, se revelava ser uma oportunidade de aplicação que não só cumpria os principais requisitos para aplicação do sistema, como também, e acima de tudo, como sempre se pretendera, respondia a uma necessidade.

O estudo prévio foi entregue à MOTA-ENGIL, que num prazo curto tomou a decisão de avançar com a construção de um cimbre novo reforçado com o sistema OPS - o cimbre do Rio Sousa, iniciando-se assim, em 2005, a fase OPS3 (projecto-piloto) e a primeira aplicação à escala real.

O nascimento da BERD

A BERD nasceu em 2006 com a adição de uma equipa de gestão profissional ao Grupo OPS (grupo de investigação da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto), fundado pelo Professor Pedro Pacheco.

A missão da BERD é investigar, desenvolver e aplicar soluções de vanguarda, a nível internacional, na área de métodos construtivos de pontes.

A BERD é a fornecedora exclusiva do sistema OPS (Organic PreStressing System), prestando serviços na área da engenharia, com uma elevada componente de Investigação & Desenvolvimento (I&D).

A componente de Investigação é o ponto forte desta empresa que tem conquistado grande notoriedade, como o comprovam diversos prémios já atribuídos

Produtos Disponíveis

Os cimbres autolançáveis BERD estão disponíveis em versão inferior, superior, dupla e híbrida para vãos entre 25m e 70m. Existem também outras soluções estudadas para cimbres de maior capacidade: vãos entre 70m e 90m.

Podem ser estudadas outras soluções tendo em contas as necessidades dos clientes e as características da obra em questão.

A escolha entre um cimbre autolançável inferior ou superior depende das características da ponte (forma e variedade de pilares, raio, número de vãos, variação do comprimento dos vãos, sequência de construção desejada, características do solo, etc.) e das preferências e know-how do construtor.

Neste momento encontram-se em fase de fabricação dois cimbres autolançáveis: um cimbre superior M70-S, para vãos de 70 metros para a construção de um viaduto em Valência, Espanha e um cimbre superior M45-S, para vãos de 45 metros para uma obra perto de Praga, na República Checa.

Em termos de oportunidades, espera-se um crescimento de construção de infra-estruturas em Portugal nos próximos anos, como consequência do investimento na Rede Ferroviária de Alta Velocidade e também nas novas concessões Rodoviárias.

A nível internacional, constata-se um crescimento de construção de infra-estruturas em alguns países do leste da Europa, países do Médio Oriente, Ásia, Magreb e China e ainda o potencial interesse em infra-estruturas que se prevêem necessárias em países como os EUA e Brasil.

Este crescimento do mercado é claramente uma oportunidade para a BERD, que iniciou em 2007 o seu processo de internacionalização.

Informações adicionais sobre a BERD podem ser consultadas em http://www.berd.eu/.


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