Trabalho Sobre Pontes Suspensas

Estudo simplificado sobre as forças atuantes nos componentes principais da ponte suspensa Golden Gate, EUA.

 Alysson L. Vitorazzi1 (IC), Ariani dos Santos1 (IC), Henrique Bettoni1 (IC), Luciane M. Sebastini1 (IC), Maicon Boshammer1 (IC), Yasmin L. Krug1 (IC).

1Faculdade Metropolitana de Guaramirim

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RESUMO

A desenvolver.

1 - INTRODUÇÃO

As pontes são construções que visam interligar pontos ao mesmo nível, separados por acidentes geográficos, de maneira que permitam a passagem sobre o obstáculo que deve ser transposto. Com a predominância da vida sedentária, a existência de estruturas duradoras tornou-se importante, de forma que o homem passou à construi-las espontaneamente. Relatos informam a existência de pontes construídas em 850 a.C. - época em que não haviam conhecimentos avançados sobre o equilíbrio dos corpos - e em funcionamento até hoje. A partir deste fato, entende-se que as noções básicas de isostática serviram por muito tempo como o fundamento para grandes construções.

O início do conhecimento básico de isostática data o século XVII, com a formulação das leis de Newton, mais especificamente com a Primeira Lei de Newton, que diz que: quando a resultante das forças que atuam sobre um corpo é nula, o corpo permanece em seu estado de repouso ou em movimento retilíneo uniforme^[1]. Contudo, deste mesmo século datam verdadeiras obras de arte como a Ponte capela Kapellbrücke na Suíça, e antes mesmo, no século I como a ponte de Santo Ângelo na Itália. O nome obra de arte também se refere aos arquitetos e engenheiros da antiguidade, muitas vezes também artistas plásticos e escultores.

Ao citar pontes e obras de arte, uma das maiores pontes suspensas até hoje se destaca: A Golden Gate (EUA). Com seus detalhes de Art Decô e uma vista espetacular é uma parada obrigatória para os turistas. Além disso, sua construção foi finalizada em 1937 com um vão suspenso de 1280m. Na época, era a mais longa ponte suspensa do mundo e agora é a sétima mais longa. Localizada na baía de São Francisco, na Califórnia, Estados Unidos, essa ponte já suportou ventos fortes, terremotos, marés altas e ressacas e resiste até hoje ligando os dois lados da baía. Para tanta resistência, os engenheiros da Golden Gate basearam-se em conceitos de estática para primeiro avaliar as cargas potencias que a ponte teria de suportar para então determinar e projetar tal estrutura.

Desde 1937 foram construídas 6 pontes suspensas maiores do que a Golden Gate. Vãos suspensos maiores significam que há uma necessidade de maior entendimento do comportamento dos seus elementos estruturais, com objetivo de se determinar os parâmetros de dimensionamento, viabilidade de projeto e execução, e também a fim de se evitar que essas construções se tornem mais propensas aos problemas de instabilidade. Os elementos estruturais a serem considerados são: torres principais, cabos principais, pendurais, tabuleiro e ancoragens.

No presente projeto, foi estudado um modelo físico simplificado da ponte Golden Gate com o objetivo de ganhar entendimento sobre a estrutura complexa dessa ponte. As forças atuantes na ponte são transferidas de um componente a outro até chegar nas torres e ancoragens, e por fim ao chão, entender o caminho dessas forças é essencial para definir qual componente é comprimido e qual é tracionado. As informações de tração e compressão são cruciais para o dimensionamento dos cabos principais, bem como para os outros elementos da ponte.

Como elemento final, as ancoragens seguram e tornam possível o equilíbrio de todas as enormes forças atuantes.  O chão reage tanto com força normal como com a força de atrito. Mas então o que impede as ancoragens de saírem voando?  Sabe-se que a força de atrito depende do peso do corpo^[2], portanto a ancoragem precisa ser muito pesada para equilibrar a ponte. Neste projeto foi verificado quão pesadas as ancoragens da Golden Gate precisam ser de acordo com o modelo simplificado assumido, e para isso será necessário definir qual é a força atuante nos pendurais, qual é a força de tração em cada cabo principal e quais forças das ancoragens causariam elevação ou deslizamento. E também se os dados obtidos a partir do modelo simplificado se aproximam dos valores reais.

2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Buscando facilidade em locomoção, transporte e com a necessidade de transpor obstáculos, surgiram assim às primeiras pontes, que foram construídas para estabelecer relações entre pontos separados por água ou elevações dos terrenos. Sendo as primeiras pontes feitas pelos homens de forma rústicas, com matérias simples encontrados na natureza, como troncos de madeiras, pedras e cipós. A inspiração para a utilização dessas matérias, veio da própria natureza quando árvores caíram de forma natural sobre riachos, facilitando assim a passagem pelo mesmo^[3].

Historicamente as pontes pênseis, (suspensas), eram construídas com cipós, ou cordas trançadas.  Ao estudar civilizações passadas, historiadores observaram que além das construções bem desenvolvidas para a época, a civilização Inca desenvolveu as cordas trançadas para a construção das pontes, pois as regiões que eles se encontravam eram íngremes e montanhosas, tornando indispensável à criação de um meio mais ágil para transpor um abismo, riachos, precipícios. No Peru existem vestígios dessas construções até os dias atuais^[4].

Estudos mostram que os romanos é que desenvolveram as primeiras construções em arco, incluindo as pontes. A primeira ponte de ferro fundido que se tem dados foi construída entre os séculos XVIII e XIX, entre Madeley e Broseley, e com a Revolução Industrial, veio à necessidade da construção devido aos invernos rigorosos que atrapalhavam o funcionamento das balsas^[5].

2.1 TIPOS DE PONTE

2.1.1 Ponte em viga

Ponte em viga (Figura 1) é o tipo mais simples de ponte, também o mais antigo e comum. Possui uma estrutura horizontal e um suporte em cada extremidade, ao longo de sua extensão são colocados pilares para dar apoio a sua estrutura6.

Figura 1 – Ponte em viga Presidente Costa e Silva (Rio-Niterói).
[pic 1]

Fonte: CONSTRUÇÃO (2017)^[6].

2.1.2 Ponte em arco

Ponte em arco é utilizada com frequência sobre rios e vales. Sua estrutura é constituída por um ou mais arcos (Figura 2). Nessa ponte a carga é transmitida ao longo da curvatura do arco até os suportes7.

Figura 2 – Ponte em arco da Amizade - Foz do Iguaçu.