APS - Pontes Estaiadas

1. INTRODUÇÃO

A idéia de usar cabos para suportar pontes e, conseqüentemente, vencer vãos, não é nova. Registros históricos dizem a respeito da utilização dessa ferramenta em Borneo, na Oceania, onde utilizavam-se cordões de trepadeiras como cabos de sustentação de uma passagem de pedestres feita de bambu. Outro exemplo significativo dessa ferramenta e de sua utilização histórica dá-se pelos egípcios, os quais utilizavam cordas como suporte para a sustentação dos mastros de suas embarcações (Machado, 2008).

Embora nessas civilizações antigas sejam encontrados tais registros de utilização dessa forma de estrutura, infelizmente o sistema obteve pequeno sucesso devido a diversos fatores, dentre os quais se destacam à utilização de materiais inadequados e o baixo conhecimento sobre estática (Machado, 2008).

Desde então, inúmeros estudos e tentativas foram feitos ao longo da história, porém, foi somente após a segunda guerra mundial, a qual deixou suas marcas de destruição em várias pontes da Europa, principalmente na Alemanha, que veio a surgir umas das primeiras tentativas de construir uma ponte estaiada propriamente dita, cujo projetista foi o alemão C. T. Lascher, o qual projetou tal ponte com uma estrutura estaiada inteiramente em madeira (Mazarim, 2011).

Com o avanço das ligas metálicas, estas soluções começaram a se tornar mais viáveis e capazes de suportar maiores esforços e, como conseqüência, maiores vãos (Gomes, 2013).

Em 1952, uma firma alemã projetou a ponte Strömsund, na Suécia. A Figura 1.1 apresenta esta ponte, erguida em 1955, foi considerada como a mais moderna ponte estaiada construída na época. Seu sistema possuía arranjo de poucos cabos com grande rigidez e espaçamento entre eles (Gomes, 2013).

Figura 1.1 – Ponte Strömsund, Suécia (Fonte: Troitsky, 1997).

O grande passo no desenvolvimento internacional foi dado em 1990, quando pontes estaiadas entraram no domínio de grandes vãos que era reservado às pontes pênseis. Esta geração foi caracterizada pela presença de muitos estais poucos espaçados suportando tabuleiros flexíveis, seções esbeltas, aumento do comprimento dos vãos e pela construção de pontes estaiadas de múltiplos vãos. Por está razão o projeto de pontes estaiadas é atualmente predominantemente controlado pela reposta dinâmica à ação do vento. Os cabos de pontes estaiadas atualmente apresentam grande flexibilidade, massa relativamente baixa e amortecimento extremamente baixo. Portanto, este tipo de cabo apresenta suscetibilidade às vibrações causadas por vários mecanismos aerodinâmicos de excitação, dentre eles, os mecanismos de vibração produzidos pelo efeito combinado de chuva e vento.

No Brasil, nos últimos anos, tem-se observado a construção de algumas pontes estaiadas. A primeira ponte estaiada, por exemplo, foi inaugurada em São Paulo, em 2002, a ponte sobre o Rio Pinheiros (Estação Santo Amaro). Diversas pontes estaidas estão sendo ou já foram construídas no âmbito nacional, por exemplo, a ponte sobre o Rio Paranaíba, a ponte sobre o Rio Cuiabá, a ponte sobre o Rio Poty, a ponte internacional Wilson Pinheiro (Brasil/Bolívia), a ponte sobre o rio Potengi, entre outras.

Este trabalho tem por objetivo fazer um levantamento bibliográfico dos aspectos técnicos, econômicos e arquitetônicos das Pontes Estaiadas, bem como abordar os aspectos tecnológicos dos materiais empregados na prática atual dos projetos de tais obras.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. Aspectos Gerais

O emprego da solução em pontes estaiadas é notado principalmente em estruturas que exigem grandes vãos, usualmente acima de 200 m, onde este sistema se torna atraente. Para vãos superiores, a solução de pontes pênseis é mais empregada e economicamente mais competitiva (Gomes, 2013).

O grande atrativo econômico desta solução está na possibilidade do emprego de estruturas esbeltas, além de conferir características estéticas cada vez mais exploradas por arquitetos ao redor do mundo. Especificamente n o Brasil, apesar das estruturas ainda não se aproximarem dos grandes vãos empregados no continente asiático, o desenvolvimento tecnológico na área tem sido significativo, coma integração deste tipo de obra no contexto urbanístico das principais metrópoles (Gomes, 2013).

As pontes estaiadas consistem, basicamente, em estruturas compostas por um tabuleiro, uma ou mais torres e cabos de sustentação (estais). Esta alternativa às pontes convencionais surgiu nas últimas décadas como alternativa para transpor maiores vãos com estruturas mais leves. Enquanto uma ponte convencional necessita de diversos pontos de apoio para vencer um grande vão, uma ponte estaiada pode vencer o mesmo vão com reduzidos pontos de apoio. Com isso, a solução mostra se menos agressiva ao meio e gera menores interferências com o entorno da obra (Mazarim, 2011).

Para melhor descrever o funcionamento e comportamento das pontes estaiadas, o presente trabalho fará uma análise de maneira isolada de cada componente estrutural que compõe este sistema. Os componentes estruturais de uma ponte estaiada podem ser observados na Figura 2.1.

Figura 2.1 – Componentes estruturais (Fonte: Mazarim, 2011).

É importante salientar alguns aspectos da evolução da geometria empregada nas pontes estaiadas, sepados em três categorias distintas de pontes estaiadas, como é apresentado na Figura 2.2.

Figura 2.2 – Geometria – Categoria I (Fonte: Mazarim, 2011).

Nesta categoria de pontes estaiadas, o espaçamento longitudinal dos estais é grande, o que exige uma elevada rigidez do tabuleiro. Este deve ser capaz de resistir a elevados esforços de flexão longitudinal. Além disso, como os estais são muito espaçados, a carga que os mesmos devem resistir é maior que nas demais soluções, fazendo com que os mesmos tenham uma grande seção (Fonte: Mazarim, 2011).

Um exemplo típico desta categoria é a ponte Maracaibo apresentada na Figura 2.2., construída na Venezuela.

Figura 2.3 – Ponte Maracaibo, Venezuela (Fonte: Mazarim, 2011).

Na Categoria II, nota-se pela proximidade dos pontos de ancoragem dos estais, os mesmos passam a assumir maior responsabilidade de suporte dos carregamentos