Ponte Estaiada

Vários tipos de disposição dos estais

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. Observa-se também a evolução desta solução para vãos da ordem de1000 m nos dias de hoje. Para vãos superiores, a solução de pontes pênseis é mais empregada e economicamente mais competitiva. 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 no Brasil, apesar das estruturas ainda não se aproximarem dos grandes vãos empregados no continente asiático, o desenvolvimento tecnológico na área tem sido significativo, com a integração deste tipo de obra no contexto urbanístico das principais metrópoles. Diferentes sistemas estruturais têm sido desenvolvidos e as possibilidades de inovação são muitas.

Basicamente, a estrutura se divide em quatro partes:

• Sistema de estaiamento;

• Tabuleiro (ou viga de enrijecimento);

• Pilone (ou torre, ou mastro);

• Sistemas de ancoragem.

2.1. Sistema de estaiamento

O sistema de estaiamento é formado por cabos (usualmente chamados de estais) que conectam o tabuleiro ao pilone. Segundo GIMSING (2012), o sistema pode ter três configurações geométricas distintas. Essa configuração geométrica tem total influência no comportamento estrutural do sistema. São conhecidas configurações geométricas:

• sistema em leque;

• harpa;

• semileque (ou semi-harpa).

Sistema leque

O sistema em leque é caracterizado por concentrar os estais no topo da torre e, deste ponto único, partir com esses elementos até atingir o ponto desejado de ligação com o tabuleiro. Este sistema apresenta algumas dificuldades para o detalhamento da região de concentração dos estais na torre, uma vez que as ancoragens exigem um espaço físico mínimo para instalação dos estais. Muitas vezes, a quantidade de estais é grande e as dimensões da torre são reduzidas para comportar todas as ancoragens. Os estais são cabos de aço galvanizado, em que cada cabo é engraxado e protegido por uma capa de plástico. O conjunto desses cabos (cordoalha) fica dentro deum tubo de plástico mais denso. Todo esse sistema protege os cabos da corrosão, fogo, sol, chuva e até vandalismo. Eles suportam o tabuleiro, para que este não se flexione, recebendo as cargas transmitidas pelos pontos de ancoragem. Também contribuem para o equilíbrio entre ovão central e os vãos laterais. Para tabuleiros rígidos, o sistema de cabos não é tão solicitado quanto o próprio tabuleiro para combater a sua flexão, nesse caso geralmente utiliza-se poucos estais. Se o tabuleiro for relativamente menos rígido, são necessários mais cabos, pois estes contribuirão mais do que o tabuleiro. Essa desproporcionalidade se dá conforme a evolução da primeira geração de pontes estaiadas até a geração atual, que tende a ser mais leve.

Sistema harpa

O sistema em harpa se notabiliza por apresentar uma distribuição dos estais ao longo de todo o comprimento da torre, fazendo com que os estais tenham a mesma inclinação e conferindo simetria ao sistema.

Sistema semileque

A geometria intermediária entre os sistemas de harpa e leque é denominada semileque. Este sistema é o mais empregado no Brasil e consiste na distribuição dos estais ao longo do trecho superior da torre. O sistema apresenta algumas vantagens técnicas em relação aos outros dois. Em relação ao sistema em harpa, este sistema permite explorar maiores inclinações dos estais em relação ao tabuleiro, deixando estes elementos estruturalmente mais eficientes e, portanto, mais econômicos. Já em relação ao sistema de leque, a maior vantagem está na facilidade de acomodação das ancoragens e uma maior facilidade executiva para a torre. A distribuição longitudinal dos estais ao longo do tabuleiro é geralmente feita com espaçamento constante ao longo da obra. Por este motivo, nas situações em que o vão central é maior que o dobro dos vãos laterais, os estais mais extremos dos vãos laterais são dispostos mais próximos uns dos outros. Deve-se atentar que não há razão estrutural de se utilizar o mesmo número de estais do vão central nos vãos laterais. Os estais de extremidade são usualmente chamados de estais de ancoragem e são importantes quando a disposição dos estais é do tipo leque e semileque. A posição definida para o ponto de ancoragem de extremidade também é um fator conceitual importante no lançamento de uma estrutura estaiada com a geometria em harpa. Como se procura adotar o número de estais no vão central igual ao número de estais no vão lateral, embora não seja obrigatório, o vão lateral terá comprimento próximo à metade do vão central, e passa a ser interessante que sejam criados pontos de ancoragem no trecho dos vãos extremos. Esta medida faz com que as rigidezes dos vãos central e lateral sejam diferentes e que a função de ancoragem dos vãos laterais seja favorecida. A mesma medida pode ser adotada para um sistema com geometria semileque. Nos projetos mais modernos de estruturas estaiadas, o emprego de estais auto ancorados no tabuleiro tem sido largamente utilizado. A auto ancoragem consiste no posicionamento dos estais extremos na própria estrutura do tabuleiro, gerando um componente horizontal (compressão) no tabuleiro e um alívio da carga vertical transmitida ao apoio extremo. Para combater o alívio na carga vertical muitas vezes são empregados tirantes nos apoios extremos. Em casos de pontes projetadas para tráfego ferroviário (na parte central do tabuleiro) e tráfego rodoviário, é viável a aproximação dos estais laterais para o centro da estrutura, visando reduzir a flexão transversal do tabuleiro. Uma solução também muito empregada é a adoção de uma linha de estais no centro do tabuleiro, sendo aplicada em pontes rodoviárias com duas pistas de rolamento segregadas entre si. Outras distribuições