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1 APS Atividades Praticas Supervisionadas 2 Grupo Lucas Certório Bina Santos RA B0922i-6 Ozéias Miguel de Oliveira A96944-6 Rodrigo Silva Ribeiro B10CEG-0 3 PONTES Já faz tempo que atravessar um rio, um canal ou um estreito de mar deixou de ser um desafio para o homem. Mas hoje em dia, arquitetos e engenheiros se empenham em criar estruturas funcionais que, ao mesmo tempo, acrescentem um elemento de beleza à paisagem – ou que, pelo menos, não interfiram. 4 Tipos de pontes: Os principais tipos de pontes são: Pontes em arco, pontes suspensas, pontes de tirantes, pontes de cantilever e pontes em laje vigiada. Embora não tenham sido mencionadas as pontes em treliça, estas são normalmente tipos de vigas ou peças que constituem a estrutura de uma ponte em geral. Na construção de pontes, os engenheiros têm que ter em conta inúmeros aspectos, como a distância a ser percorrida pelo tabuleiro e os materiais disponíveis, antes de determinar o tamanho, forma, e aspecto geral da ponte. Existem 3 grandes tipos de pontes: - A ponte em viga, que consiste numa viga apoiada por pilares nas suas extremidades. O peso da viga cria uma força apenas vertical nos pilares, e quanto mais afastados estão os pilares, mais fraca a viga se torna. É por isso que as pontes em viga raramente ultrapassam os 76 metros de comprimento de tabuleiro entre pilares. Como possui um tabuleiro contínuo, isto permite às pontes em viga atingirem grandes comprimentos. - A ponte movível consiste, tal como o nome indica, na possibilidade de mover o tabuleiro caso necessário. Existe: - A ponte rotativa, em que o tabuleiro roda em torno de um pilar; - A ponte vazante, em que o tabuleiro eleva-se e desce quando necessário; - A ponte basculante, em que o tabuleiro se eleva com contrapesos; - A ponte de elevação, em que a ponte é elevada verticalmente como um elevador gigante. 5 - A ponte em treliça, que consiste na montagem de triângulos na armação. As pontes em treliça são geralmente feitas a partir de uma série de pequenas barras tubulares em aço. A ponte em cantilever é uma vertente complexa da ponte em treliça. A ponte em cantilever funciona do seguinte modo: São projectados a partir debaixo e no topo dos pilares, braços rígidos em aço e na diagonal. Esses braços são projectados em direcção ao centro, e assim criam como que uma enorme e forte prancha de mergulho onde é depois colocado uma segmento de tabuleiro. É aqui demonstrado o funcionamento da ponte em treliça (feita em cantilever) Todas as vigas nesta estrutura estão sujeitas a forças de compressão ou de tensão. As vigas raramente dobram, e isto é a razão porque as pontes em cantilever conseguem atingir tabuleiros maiores do que as pontes em viga. - A ponte em arco, tem naturalmente uma grande força. Antigamente eram feitas em pedra, hoje em dia são maioritáriamente feitas em aço ou betão, e podem atingir até 240 metros de comprimento de tabuleiro. Estão representadas em baixo as forças numa ponte em arco: As duas metades do arco são “comprimidas” um contra a outra, e essas forças são levadas pelo arco até ao encontro do arco com o solo, e é aí que que são aplicadas (no solo), impedindo o arco de se afastar. - A ponte suspensa, que tem a capacidade de expandir o seu tabuleiro até 2000 metros, mais extensa do que qualquer outra ponte. A maioria das pontes suspensas integram um sistema de viga triângulada (treliça) por baixo do tabuleiro, para resistir a desviamentos exagerados do seu ponto de equilibrio. As forças numa ponte suspensa são aqui exemplifivadas: 6 Em todas as pontes suspensas, o tabuleiro é suspenso por enormes cabos de aço, distribuidos por uma viga tubular suspensa por duas torres. Apesar de a carga por cima do tabuleiro “empurrar” o tabuleiro para baixo, estas forças são suportadas pelas torres e pelos apoios nas margens. A ponte de tirantes, assim como a ponte suspensa, suporta o tabuleiro com enormes cabos de aço, que são fixos directamente desde as torres até ao tabuleiro, formando uma forma em A. As pontes de tirantes conseguem ser construidas mais rapidamente do que as pontes suspensas, e tornaram-se populares por transportarem tabuleiros de médio alcanse, desde 150 a 900 metros. As forças actuantes na estrutura são no mesmo sistema do que as pontes suspensas. Quando o tema incide sobre que tipo de ponte é adequada para cada caso, encontram-se esquematizados os vários tipos de pontes: 7 Tipos de cargas: · Concentradas e pesadas, carris; · Tráfego automóvel; · Apenas para pedestres; · Navios e barcos, em canal. Tipos de atravessamento: · Sobre um canal navegável (ou não navegável) · Sobre águas profundas e pouco profundas; · Sobre caminhos de ferro; · Sobre estradas (de grande ou pouca largura). Comprimento do atravessamento: · Pequeno · Médio; · Longo (tabuleiro simples possível); · Muito longo (Tabuleiro simples impossível). Suportes intermediários: · Sim; · Não. 8 Profundidade para bons suportes no solo: · Pouco profundo; · Profundo; · Muito profundo. Qualidade do solo para assentamento: · Forte; · Fraco. Interrupção do trânsito ou navegação permitida durante a construção: · Não; · Ligeira, · Média; · Qualquer. Altura dos assentamentos por baixo do tabuleiro: · Pequena; · Média · Grande. Aparência e distúrbio: · Vizinhança residencial; · Vizinhança de cidade antiga; · Vizinhança de área turistica; · Vizinhança de reserva natural; · Vizinhança industrial. 9 A escolha de uma ponte depende de todos estes factores e também do mais importante, o custo. Um terreno pobre pode necessitar de perfuração a fim de se encontrarem boas fundações. A vizibilidade automovel e de navegação, assim como a altura da encosta de cada extremidade da ponte são factores importantes na escolha do tipo de ponte a utilizar. Se a necessidade é a de um tabuleiro longo, logo será mais sensato utilizar-se uma ponte suspensa ou uma ponte de tirantes, uma vez que se consegue atingir longos tabuleiros apenas com apoios nas duas extremidades da ponte. Comparando a ponte em arco com a ponte suspensa, para além do tabuleiro atingir comprimentos maiores, a diferença é que a última é capaz de suportar, tanto forças de compressão como de tensão, tensão essa que a ponte em arco não é normalmente capaz de suportar. As seguintes ideias devem ter-se sempre em consideração: Quanto mais afastada estiver a força do ponto onde a queremos aplicar, mais tensão se vai verificar algures no sistema. Quanto mais para longe divergir a direcção da força da direcção que queremos, maior será a tensão. Relação entre tipos de pontes:Existem muitas pontes diferentes umas das outras, contudo, nem sempre são tão diferentes como parecem. Ponte suspensa e ponte de tirantes: 10 A ponte suspensa necessita de uma estrutura muito resistente em cada extremidade da ponte. E se o tipo de solo que vai servir de fundação para essa estrutura for fraco, isso pode criar um problema, problema esse que se resolve com a aplicação de uma ponte de tirantes, com torres para amarração dos cabos em pontos independentes da estrutura. Ponte suspensa e ponte de tirantes Ponte em arco e ponte suspensa: Aqui vê-se claramente semelhenças visuais mas invertidas, contudo, a ponte suspensa necessita de torres. Ponte em arco e ponte em cantilever: Como dá para ver na figura, as metades dos arcos, juntamente com cabos pré- tensionados, fazem cantilever, com exatamente os mesmos esforços do que em condição de arco. Ponte suspensa e ponte pré-esforçada: Os cabos em algumas pontes pré-esforçadas podem ser considerados como cabos comprimidos (em metal e muito densos), relacionando estas pontes com as pontes suspensas. Ponte em treliça e ponte de cantilever em betão pré-esforçado: Os cabos de esforço diagonais no betão pode relacionar-se com os membros em tensão numa treliça. 11 Teoria da ponte em viga: No que toca à ponte em viga, o seu conceito, estrutura e entendimento é muito simples, contudo, causa por vezes complicações no cálculo das forças e apoios. Os materiais desta ponte podem ser vários. Mas uma ponte viga sólida contém um número quase infinito de partes, embora seja praticamente toda uniforme, no que toca a cálcular o esforço e as deformações provocadas por carga em todos os pontos da ponte, não é fácil. E caso se espanda em muito o tabuleiro, este pode criar pontos de flexão (onde dobra) e provocar instabilidade na ponte. Estas estruturas, por mais estranho que pareça, assemelham-se em muitos aspectos à coluna vertebral dos animais de 4 patas no que respeita às complexidades dos mecanismos e forças internas, provocadas por esforço. Uma das vantagens da ponte em viga é a questão de ser uma ponte simples de aspecto, e muito rápida de construir. E por aí, apesar de haver muitos exemplos de pontes em viga que têm uma complexidade enorme no que toca a cálculos, existem obviamente outras em que apenas pela experiência se consegue construir. Quem não possuir experiência, e estiver convencido que as pontes em viga são de fácil construção, caso não recorra a cálculos pode provocar a ruína de uma ponte. Como já referido, uma das maneiras mais simples de expandir um tabuleiro é a colocação de um objecto longo por cima da falha, como uma pedra plana, um tronco, ou uma lage. Existe quem assuma que uma ponte em viga não parte, contudo, a ponte dobra mais rapidamente do que se espande ( e neste caso partiria antes de dobrar tanto, devido a ser tão rígida): 12 Uma das maneiras de contrariar este efeito é o de colocar a ponte com uma curva contraria à provocada pelo efeito da gravidade. Nestas vigas, quando em betão pré-esforçado, é aplicaada uma ligeira curva direccionada para cima, nem que a razão desta curva seja a própria tensão dos cabos (dentro da viga em betão pré-esforçado). Há que lembrar que nenhum material é infinitamente rígido, e todo ele curva quando suspenso entre duas extremidades. Contudo, cabe ao engenheiro determinar qual o material mais adequado ao tipo de viga que pretende. A disposição ideal do material significa colocá-lo onde a viga curvar mais. Se num sitio da viga não houver qualquer tipo de forças a actuar. Vimos anteriormente que quanto maior for o tabuleiro e espandir, maior terá que ser a sua rigidez. Contudo, há que não generalizar esta ideia demasiado. Isto porque mesmo num tabuleiro com 10 metros, em que bastaria aplicar-se uma viga muito pouco espessa, a viga em si aguentaria o seu peso, não o de uma carga extra caso esta atravessasse a ponte. Quanto maior for a espessura da viga, maior terá que ser o comprimento do tabuleiro para esta quebrar, o que nos diz que quanto mais espessa for a viga, menor será a sua curva de dobramento. Diferença entre espessuras e dobras das vigas: Alguém pode perguntar o porquê da construção de uma ponte em arco, quando uma ponte em viga aparenta ser muito mais simples. Isto é porque as forças numa ponte em viga são muito maiores do que numa ponte em arco do mesmo peso e dimensões de tabuleiro. Na ponte em viga, todas as forças estão presentes na estrutura, o que a faz dobrar. Numa ponte em viga, como sabemos onde as forças vão estar a actuar? Um método é fazer um modelo num material muito mais fraco, e ver a sua dobra, conseguindo assim observar os esforços no tabuleiro. 13 Vantagens das pontes em viga: Como a ponte está sustentada em cima de suportes, a expansão do tabuleiro devido ao calor e os movimentos do solo são muito mais facilmente sustentados. Os suportes podem ser apenas pilares verticais, uma vez que não existem forças horizontais. Em principio, o tabuleiro pode ser construido longe do local onde se erguerá, minimizando assim a interrupção de tráfego, e quando completo, montado todo e pouco tempo. Desvantagens das pontes em viga: A viga mantém a sua forma através de forças de tensão e compressão, e as suas forças são em muito superiores à carga que sustentará, sendo estas pontes relativamente maciças, embora a construção da viga em treliça minimize muito o peso da ponte. Ponte de viga em caixão: Estas pontes, derivadas das pontes em viga, servem normalmente para cargas ligeiras, sendo por isso mais funcional o seu formato em caixão. É mais resistente à torção, e permite tabuleiros mais longos por ser mais leve. Contudo é mais caro o seu fabrico e a sua manuntenção, uma vez que é necessário aceder ao seu interior. Treliça: A treliça é um tipo de armação feito para ser rígida, com vigas triângulares, em que as juntas são soldadas. E enquanto o aço não era um material económico, as treliças eram normalmente construidas em madeira ou ferro. Hoje em dia a maioria das treliças são construídas em aço, embora existam algumas em betão, e em algumas estruturas mais pequenas, em madeira. 14 Comparada com uma viga simples, uma treliça pode aparentar ser muito complicada, contudo, se formos a verificar os seus efeito, deduzimos que a treliça é muito mais simples em termos de forças. Mas no caso de existir torção, os cálculos tornam-se mais complicados, existindo uma vantagem, a de a treliça oferecer maior rigidez e estabilidade à estrutura quando cargas e ventos estão a actuar. Uma treliça, naturalmente cheia de aberturas, consegue ser mais eficaz do que uma viga sólida, distribuindo-se as forças mais eficazmente. A estabilidade das estruturas é muitas vezes benificiada pela distribuição dos materiais utilizados. Triângulos: Porque será que as treliças são quase sempre compostas por triãngulos? A resposta a esta questão está muitas vezes associada aos triângulos serem a única forma rigida em que as pontas se encontram. Os triângulos funcionam maioritariamente por transferir todas as forças para uma extremidade ou viga, oferecendo assim uma estabilidade e rigidez muito elevadas.15 Ponte em viga 16 Ponte em arco 17 Ponte suspensa Quando nos deparamos com obstáculos ora naturais, ora artificiais, que não nos permite transpor entre dois pontos, usamos uma ponte, essa construção pode ser edificada para facilitar o trânsito de pedestres, automóveis, 18 aquedutos, canalizações entre outras coisas. Quando construídas sobre cursos d’água geralmente possuem uma altura considerável para não atrapalhar o trafego fluvial. Devemos ter em mente que existe uma vastidão de possibilidades em pontes, cada uma com suas particularidades no projetos, assim iremos fazer um recorte e nos concentrarmos tipos frequentemente mais utilizados pela engenharia moderna. Um dos fatores determinantes para a escolha do tipo de ponte é o tamanho da area a se transpor, questões como clima, terreno também são muito importe, nas próximas linhas você entenderá melhor porque. Tipo de Pontes Quando o obstaculo é pequeno podem ser usadas simples hastes de madeiras fincadas no rio para dar sustentação ao tabuleiro da ponte, contudo, construções maiores precisam de técnicas mais complexas para que a segurança e funcionalidade sejam legitimas. Para esses casos são utilizados geralmente três tipos de ponte, que se diferenciam em essência pelos seus sustentáculos. As pontes em geral tem que lidar com duas forças diferentes mais muito importantes, compressão e tração, a primeira, come o nome já diz comprime os meios sob sua ação, já a segunda, causa o efeito inverso, expandindo os meios sob qual agem. Explicaremos esses princípios em três diferentes tipos de ponte: pontes de vigas, pontes em arco e pontes suspensas. 19 Uma ponte em viga é basicamente uma plataforma sustentada por duas colunas em suas extremidades, uma estrutura desse tipo consegue abarcar uma distancia máxima entre as vigas de 60 metros. a porção horizontal superior sofre com a força compressão enquanto a porção inferior é acometida pela tração, a dissipação ocorre por meio das vigas que impulsionam toda a força para baixo. Existem também as pontes em arcos, essas tem uma capacidade natural de dissipação, a forma semicircular garante que toda a força seja direcionada para o sistema de sustentação e com isso conseguem manter uma distancia de até 300 metros entre as colunas. E por último as pontes suspensas, as mais utilizadas em grades pontos de travessia por conseguir alcançar impressionantemente 1200 metros entre uma viga e outra, essa utiliza sistema de cabos presos a torres, esticados, firmam a plataforma sobre o rio. Materiais empregados Os materiais a serem utilizados em cada construção também é muito importe, as pontes mais antigas datadas do mundo antigo e do período medievo, foram edificadas principalmente com pedras e madeiras, a madeira ainda é muito empregada em construções menores ainda hoje, já as pedras sã utilizadas para fomentar os alicerces das gigantes da contemporaneidade. Contudo, os principais materiais utilizados são o concreto e aço, ambos pela resistência, durabilidade e acessibilidade. Os avanços no campo da engenharia permite hoje a utilização de polímeros, que atinge a mesma resistência do aço mas é notavelmente mais leves. 20 Construção das Pilastras A parte que mais intrigante na construção de uma ponte sem dúvida é o içamentos dos pilares dentro do rio, como é possível construir uma estrutura tão solidada dentro do meio líquido? Realmente, essa fase da construção é uma verdadeira arte, primeiramente são colocadas na água estruturas de metal que formaram uma espécie de piscina, em seguida a água daquele local será drenada e o local é mantido impermeável e pressurizados. Esse espaço será o canteiro de obras em que as vigas serão erguidas. A estrutura de metal que outrora era usada para barrar a água pode ser mantida ou não, ficando isso ao desejo do projetista. Embora não abordamos aqui uma série de questões essenciais e complexas que devem ser cogitadas em qualquer que seja a abra, mesmo assim, podemos mensurar em linhas gerais com se dá a construção de algumas das mais imponentes criações da humanidade, as pontes. 21 Fotos tiradas 22 23 24 25 Algumas indicações para projeto de pontes sobre rios Como já foi mencionado anteriormente, para pontes sobre pequenos rios sua localização é definida pelo projetista de estrada quando da elaboração do traçado da via. Contudo, quando a via cruza médios ou grandes rios, a posição da ponte pode determinar o traçado da via. Neste caso, algumas recomendações sobre com escolher a melhor posição para a ponte podem ser úteis: · Transpor o canal principal ou o vale no ponto mais estreito possível e não muito distante do traçado original da via; · O canal principal ou o vale deve ser transposto, de preferência, perpendicularmente à direção de escoamento, o que permite que se obtenha o menor comprimento possível para a ponte. Deve-se evitar transpor em regiões onde possa haver, ao longo da vida útil da ponte, mudanças na seção transversal do rio. Essas mudanças normalmente ocorrem em função das características geológicas da região. Um exemplo são rios em regiões sedimentares onde, devido à acumulação de detritos no seu leito, ocorre uma alteração na seção de escoamento. 26 Determinação do trem-tipo As cargas móveis podem ocupar qualquer posição sobre o tabuleiro da ponte. Assim, para cada longarina, é necessário procurar a posição do carregamento que provoque a máxima solicitação em cada uma das seções de cálculo. Esse procedimento é por demais trabalhoso e inviável de ser realizado manualmente. Dessa forma, utiliza-se do conceito de trem-tipo, o qual simplifica o carregamento sobre as longarinas e torna o processo de cálculo dos esforços menos trabalhoso. Denomina-se trem-tipo de uma longarina o quinhão de carga produzido na mesma pelas cargas móveis de cálculo, colocadas na largura do tabuleiro, na posição mais desfavorável para a longarina em estudo. Nessas condições, o trem-tipo é o carregamento de cálculo de uma longarina levando-se em consideração a geometria da seção transversal da ponte, como, por exemplo, o número e espaçamento das longarinas e a posição da laje do tabuleiro. O trem-tipo, suposto constante ao longo da ponte, pode ocupar qualquer posição na direção longitudinal. Assim, para cada seção da viga estudada, é necessário determinar as posições do trem-tipo que produzem valores extremos das solicitações. Nos casos mais gerais, empregam-se as linhas de influência, diagramas que permitem definir as posições mais desfavoráveis do trem-tipo e calcular as respectivas solicitações. Com os valores extremos das solicitações, calculados nas diversas seções de cálculo da viga, é possível traçar as envoltórias de solicitações da carga móvel. Como os valores das envoltórias são determinados paraas situações mais desfavoráveis das cargas, quaisquer outras posições do carregamento produzirão solicitações menores. Assim, se a longarina for dimensionada para os valores das envoltórias, sua segurança fica garantida para qualquer posição da carga móvel. A ponte sobre o rio Pau Seco é da classe 45, logo deve ser empregado para cálculo do trem-tipo o veículo tipo especificado pela NBR-7188 com 450 kN de peso total. A distribuição da carga móvel entre as longarinas depende da rigidez transversal do tabuleiro. Como a ponte em estudo é constituída por apenas duas longarinas, a posição mais desfavorável para as solicitações é quando o veículo tipo está posicionado no bordo da pista, encostado no guarda-rodas 27 Cálculo do momento fletor e do esforço cortante Para cada seção de cálculo da longarina, são traçadas as linhas de influência de momento fletor e esforço cortante e, em seguida, é posicionado o trem-tipo calculado nas posições mais desfavoráveis (ou seja, nas posições que provocam os maiores esforços), obtendo-se assim as envoltórias de momento fletor e esforço cortante. Sendo a viga dimensionada para os valores dessas envoltórias, a resistência estará garantida para qualquer posição da carga móvel sobre o tabuleiro, uma vez que as solicitações correspondentes a esta posição particular serão inferiores às que foram empregadas no dimensionamento. 28 A Ponte Juscelino Kubitschek, também conhecida como Ponte JK, está situada em Brasília, ligando o Lago Sul, Paranoá eSão Sebastião à parte central de Brasília, através do Eixo Monumental, atravessando o Lago Paranoá. Inaugurada em 15 de dezembro de 2002, a estrutura da ponte tem um comprimento de travessia total de 1200 metros, largura de 24 metros com duas pistas, cada uma com três faixas de rolamento, duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 1,5 metros delargura e comprimento total dos vãos de 720 metros. 29 A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoá mas havia muitas bananas no lago e os três vãos de 240 metros são sustentados por três arcos assimétricos e localizados em planos diferentes, com cabos tensionados de aço colocados em forma cruzada, o que geometricamente faz com que os cabos formem um plano parabólico. Com seus arcos assimétricos, a estrutura em três arcos, inspirados "pelo movimento de uma pedra quicando sobre o espelho d'água",2 é única no mundo, comparável em forma mas não em sistema estrutural, como a passarela do Aquário Público do Porto de Nagoya, Japão.3 Inicialmente orçado, em 1998, em R$40 milhões, estima-se que o custo total de construção foi de R$ 160 milhões.4 Sua beleza arquitetônica resultou num projeto estrutural de grande complexidade, mas apesar do custo adicional, o Governo do Distrito Federal considerou indispensável que a ponte estivesse ao nível da monumentalidade com que Brasília foi projetada. Projeto inaugurado em 15/12/2002, em Brasília, a Ponte Juscelino Kubitschek. O projeto audacioso impressiona pela funcionalidade e pela arquitetura monumental que transformam o empreendimento em uma execução ímpar da engenharia brasileira. Iniciando pela arquitetura, com três arcos inspirados pelo movimento de uma pedra quicando sobre o espelho d'água, a obra se integra ao conceito de Brasília, aliando beleza e inovação. A forma estrutural adotada conta com três arcos que sustentam, por meio de estais de aço, três tabuleiros com vão de 240 metros cada um, sendo um desafio imposto pela arquitetura e vencido pelo engenharia, responsável pela obra, Via Dragados, José Celso Contigo. O Turismo brasileiro ganha mais força com novo monumento, que reforça a Capital Federal Brasileira como ícone mundial da arquitetura moderna. A ponte 30 JK se assenta em um ponto muito privilegiado do Lago Paranoá. Recursos de monitoramento eletrônico serão usados para avaliar a segurança da estrutura da ponte nos próximos dois anos, por meio de 51 sensores acoplados aos 48 cabos de sustentação e três no topo dos arcos da ponte. Conquista da Engenharia O fato dos arcos de sustentação da Ponte JK se encaixarem diagonalmente nos pilares de sustentação produziu esforços tridimensionais na fundação, para isto a fundação teve que alcançar solo estável, o qual só foi encontrado em grande profundidade. As diferenças de propriedades nas várias camadas de solo que caracterizam a região de Brasília, forçou o aumento da fundação a fim de vencer a não - homogeneidade vertical e horizontal das camadas. Iluminação da Ponte São três tipos de iluminação. Na pista foram colocados 41 postes com luminárias de vapor de mercúrio e 400 watts. Para manter a segurança de pedestre e ciclistas, 162 postes com lâmpadas de 150 watts foram colocados na ponte e para realçar os arcos há 164 refletores em 400, 1.500 e 150 watts. 31 Curiosidades de Concreto - A quantidade de aço aplicada na Terceira Ponte é duas vezes maior que a utilizada na construção da Torre Eiffel, em paris (França). - O volume de concreto submerso (debaixo d'água ) é suficiente para construir três superquadras inteiras, com 2 mil apartamentos. - As máquinas de perfuração são do mesmo tipo que as utilizadas na construção da Ponte Rio - Niterói (Rio de Janeiro). - A ponte JK está localizada sobre uma falha geológica - retirados por onde corria o Rio Gama. O local conta com 13 diferentes tipos de solo e rochas. - Estacas de 60 metros de comprimentos foram colocadas debaixo d'água com ajuda de 12 mergulhadores profissionais, que desceram 48 metros de profundidade. 32 Concreto Protendido: o aliado da arquitetura e da produtividade Em viadutos construídos nas seis últimas décadas e nos quais há a existência de grandes vãos, com 50 ou 60 metros de largura, é possível notar os benefícios do concreto protendido. A protensão foi trazida por pesquisadores brasileiros imersos em tecnologias europeias e norte-americanas na década de 1950, com o objetivo de obter maiores vãos por meio da utilização de um sistema estrutural mais robusto. Diferente do concreto armado, cuja característica é a criação de fissuras e, na medida em que o concreto se fissura ele transfere uma carga de tração da peça para o aço de concreto armado o concreto protendido pode ser classificado como um estágio superior, onde é introduzido um estado prévio de tensões na estrutura. Ou seja, é um concreto que trabalha a compressão, o que faz com que ele tenha maior capacidade de resistência aos esforços de tração, já que ele fica previamente comprimido antes de receber as cargas as quais vai ser submetido. Em suma, é um processo que aumenta a capacidade de resistência da peça de concreto. 33 Comparando-a ainda com o concreto armado, a finalidade da protensão é reagir contra uma ação natural da estrutura. E existem duas formas de alcançar esse resultado: fazendo o tensionamento dos cabos de aço antes da concretagem ou depois dela, o que se chama de pré-tensão e pós-tensão, respectivamente. Na pré-tensão, ou pré-tração, sistema bastante utilizado nas estruturas pré- fabricadas,todo o processo é feito em uma pista instalada no galpão da fábrica. Eduardo Barros Millen, presidente da Abece (Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural) e sócio-diretor do escritório Zamarion e Millen Consultores em entrevista para o Anuário Abcic de 2011, explica que nesse sistema é feito um alongamento dos cabos de protensão em uma pista usualmente de 100 metros de comprimento. Lá, esse cabo é puxado por um macaco hidráulico e depois o concreto é lançado em cima do cabo já tensionado. Quando o concreto endurece, são cortadas as extremidades do cabo e ele funciona como um elástico, só que ao invés de voltar para a posição inicial (como um elástico faria), o fato de ele estar envolvido por concreto acaba o comprimindo. 34 Já na pós-tensão ou pós-tração, bastante utilizada em pontes e viadutos, também é feito o tensionamento do concreto antes de ele receber as cargas para qual a peça foi projetada. “Só que colocamos o aço de protensão dentro da peça de concreto em um tubo, de maneira que o aço fique isolado do concreto”, adianta o engenheiro Eugenio Luiz Cauduro, da Cauduro Consultoria. Depois que tudo está na posição certa, são colocadas ancoragens nas extremidades do aço. Quando o concreto atinge a resistência desejada, é feito o tensionamento do aço com o uso de macacos hidráulicos nas extremidades. Esses equipamentos esticam o aço que está isolado dentro do concreto até a tensão desejada, quando o aço é solto e realiza uma força de compressão permanente sob o concreto. 35 O processo de pós-tração prossegue de duas formas diferentes, segundo Cauduro. A primeira é com a utilização de bainha metálica, geralmente de grande diâmetro, na qual cabem diversas cordoalhas. Depois de toda a operação de pós-tensão realizada, como explicado acima, é injetado uma mistura de água com cimento, por meio de uma bomba especial, dentro do tubo metálico. Essa pasta preenche os vazios que existem entre a bainha e as cordoalhas, concebendo uma operação denominada como pós-tração com aderência posteriormente desenvolvida. Na segunda hipótese de pós-tração, em vez de ser utilizada uma bainha metálica, a própria cordoalha já vem de fábrica com a graxa e a capa, que protegem contra corrosão e fazem a vez da bainha . Como no caso anterior, nessa etapa é feito todo o processo de tensionamento do aço. Essa é a pós- tensão sem aderência, já que o aço nunca vai aderir ao concreto. 36 O concreto protendido permite a obtenção de grandes vãos por suportar uma carga duas vezes maior do que o concreto armado, mesmo considerando a utilização de viga da mesma altura e em uma mesma área de construção. Ou, em outra configuração, é possível dimensionar viga protendida com a metade da altura, o que resulta em leveza da estrutura. Eduardo Millen, da Abece, avalia que a protensão só não vale muito a pena em vãos menores, ou em cargas pequenas, pois tem um custo relativamente maior do que o concreto armado. “Mas se a utilização é para vãos maiores, a economia e o rendimento justificam o investimento”, reitera. A Ponte do Galeão, no Rio de Janeiro, foi a primeira obra em concreto protendido nas Américas. E, desde lá, a adoção da tecnologia não parou de crescer, de Norte a sul do País. “É bastante comum utilizarmos esse tipo de armação aqui no Brasil, já que hoje, na área de engenharia de estruturas, somos um dos países mais avançados”, afirma Millen. E motivos para a adoção em grande escala, segundo ele, não faltam nos mais diversos tipos de construções. Atualmente, o concreto protendido é amplamente utilizado em edificações, barragens para segurar comportas, pontes e viadutos de todos os tipos, pistas de aeroportos, piscinas, estações de tratamento de esgoto, reservatórios de água, silos, tirantes para contenção provisória ou definitiva, pré-fabricados de 37 concreto, estacas para fundações, postes para redes de energia elétrica, vigotas para laje, pré-lajes, mourões, vigas, telhas, pisos industriais, entre diversas outras possibilidades. 38 As pontes mais lindas do mundo Com apenas um propósito de unir um lugar ao outro, as pontes nos ajudam a nos locomover e chegar em uma região mais rápido. Com o avanço da engenharia, as pontes estão cada vez mais modernas e diferentes, algumas conseguem até mesmo interagir a paisagem ao seu redor, com seu design inovador, outras são mais simples, mas valem pelo seu valor histórico. Navajo Bridges, Grand Canyon 39 Sydney Harbour Bridge, Austrália 40 Siosepol, Isfahan, Isfahan 41 Ponte Suspensa Capilano, Vancouver 42 Ponte Oresund, Dinamarca e Suécia
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