PONTES ESTAIADAS sistemas e grandes estruturas

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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP 
 INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 
 GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
 
 JOÃO ANDRE RIBEIRO DE ALMEIDA-RA: B1603H-0
 
PONTES ESTAIADAS
 
 PRIMEIRAS CONSTRUÇÕES
A idéia de suportar um vão através de cabos presos a uma torre é antiga. Os egípcios já utilizavam essa idéia ao projetar suas embarcações. Além disso, indícios arqueológicos indicam que os índios americanos construíam passarelas pênseis de madeira. Através dessas ideias surgiram vários projetos em toda a Europa e EUA, mas o primeiro projeto a ser bem sucedido foi Em Nova York, foi em 1883, por J. Roeblig, uma das mais marcantes pontes suportadas por cabos, a ponte Brooklyn, com um vão central de 486,50 m e um comprimento total de 1059,90 m. Sendo que os estais ocupam um papel importantíssimo ao suportarem quase toda a carga permanente. Além disso, essa ponte foi concebida em uma época onde os modernos procedimentos de calculo estrutural inexistiam, sendo projetada utilizando-se basicamente a intuição e o conhecimento de que os cabos inclinados aumentavam significativamente a rigidez das pontes suspensas. Ponte estaiada ou ponte atirantada é um tipo de ponte suspensa por cabos constituída de um ou mais mastros, de onde partem cabos de sustentação para os tabuleiros da ponte. A ponte estaiada costuma ser a solução intermediária ideal entre uma ponte fixa e uma ponte pênsil em casos onde uma ponte fixa iria requerer uma estrutura de suporte muito maior, enquanto uma pênsil necessitaria maior elaboração de cabos.
 
 
 TIPOS DE PONTES ESTAIADAS
 TIPO HARPA- os cabos correm paralelos, ou quase, a partir do mastro, de modo que a altura de fixação do cabo ao mastro é proporcional à distância entre o mastro e o ponto de fixação deste cabo ao tabuleiro. Deste modo, o sistema em harpa é menos indicado para grandes vãos, uma vez que ele induziria altas tensões de compressão no tabuleiro, levando à necessidade de seções mais enrijecidas. Vale ressaltar também, que neste sistema, a linha elástica é caracterizada por flechas maiores a um quarto do vão do que no meio, Isto acontece porque a seção central está presa ao topo da torre, que por sua vez está preso aos blocos de ancoragem. Já os demais estais estão presos ao vão lateral, que é mais flexível. (conforme figura 1,2 ).
TIPO LEQUE- os cabos conectam-se ou passam pelo topo do mastro.( conforme figura 3).
 
Figuras 1 Figura 2
 
 Figura 3
 
 IMPORTANCIA DO PROJETO DE UMA PONTE ESTAIADA
 
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. Com novos métodos tecnológicos existentes na construção a solução para vãos da ordem de 1000 m ou vãos superiores, a solução melhor é adotada pontes pênseis que é mais e economicamente mais competitiva. O grande atrativo econômico desta solução está na possibilidade do emprego de estruturas esbeltas no Brasil tem se explorado muito há utilização de pontes estaiadas no método construtivo, tornando se significativo, com a integração deste tipo de obra no contexto urbanístico das principais metrópoles.
SISTEMA DE SUSPENSÃO
 Sistema com suspensão central: do ponto de vista estético é muito
valorizado, mas do ponto de vista estático não é a melhor solução, pois cargas assimétricas no tabuleiro causam torção no tabuleiro exigindo, portanto, uma seção mais rígida. Entretanto, este sistema não deve ser descartado totalmente, pois possui a vantagem de diminuir o número de estais e proporciona à estrutura uma boa distribuição dos esforços nos estais graças à maior rigidez do tabuleiro. Outra desvantagem deste sistema é que, para pontes com vãos muito grandes, necessita-se de bases de torres muito largas e, ao colocar a torre no centro da pista, acabamos impondo uma seção mais larga do tabuleiro.
 Sistema com suspensão lateral: é o sistema mais adotado para pontes estaiadas, principalmente para pontes com tabuleiros muito largos. Neste sistema os momentos torçores podem ser totalmente equilibrados na seção transversal do tabuleiro, permitindo seções mais esbeltas. Neste caso, os momentos fletores transversais são máximos no meio da seção e os cortantes máximos ocorrem nas ancoragens dos estais, devendo-se dar uma atenção especial do detalhamento das armaduras destas regiões. Em tabuleiros muito largos, os momentos fletores transversais podem ser maiores que os longitudinais. Neste caso, torna-se necessário a utilização de três planos de cabos. Dentre as pontes com suspensão lateral, temos ainda as com suspensão vertical, onde sua ancoragem com o tabuleiro não provoca nenhum problema com o gabarito sobre o tabuleiro e torna a construção das torres verticais simples e econômicas. Já o sistema com suspensão lateral de cabos inclinados transversalmente, geralmente com torres em forma de “A”, possui a vantagem de diminuir consideravelmente as possíveis rotações no tabuleiro e na torre, no entanto, cria certos problemas de gabarito na direção transversal, necessitando de alargamento da seção transversal ou o uso de ancoragens em dentes salientes na lateral do tabuleiro. Temos também, como inconveniente, a construção de torres em forma de “A”, que é geralmente mais complicada que as torres verticais (VARGAS, 2007).
 
ESTAIS DE SUSTENTAÇÃO 
ESTAIS- Os estais empregados nas pontes modernas são compostos principalmente de fios de aço, sejam eles empregados em paralelo formando um feixe de fios ou utilizados na confecção de cordoalhas similares àquelas utilizadas em concreto protendido. As cordoalhas mais comuns são compostas por sete fios, sendo um fio central e outros seis periféricos, mantidos unidos através de um processo de torção em torno do fio central. Os fios formam hélices e deixam a cordoalha com diâmetro aproximado de 15 mm, número de cordoalhas por cabo normalmente adotado está na faixa de 19 a 161 cordoalhas. Estais especiais que exijam grande quantidade de cordoalhas podem ser formados por feixes de cabos.
TABELA DE CORDOLHAS 
As cordoalhas fabricadas no Brasil apresentam resistência última fsu=1770 MPa, que atende às características mecânicas do aço CP-177RB. O diâmetro comumente utilizado é de 15,7mm. No mercado internacional são oferecidas cordoalhas com fsu=1860MPa.
TABULEIRO
O tabuleiro possui grande importância no que diz respeito às cargas verticais. Ele é responsável pela distribuição das forças verticais entre os pontos de ancoragem do estais, que podem ser considerados como apoios elásticos intermediários. Além disso, influencia no comportamento global da estrutura, pois também é responsável pela boa distribuição dos esforços para os apoios principais, que são os pilares (GIMSING, 1983 apud TORNERI, 2002). A classificação do tabuleiro das pontes estaiadas pode ser realizada de várias maneiras, uma delas diz respeito ao material, sendo mais comuns os tabuleiro metálicos, de concreto ou mistos. Os tabuleiros de concreto podem ser moldados in loco ou pré-moldados. No caso de pré-moldados, pode-se construir o tabuleiro por meio de balanços sucessivos com auxílio de cabos permanentes.
 
MASTRO OU TORRES
A estrutura do pilone, também conhecido como torre ou mastro, tem por principal função transmitir às fundações as cargas originadas pelo sistema de cabos. São normalmente estruturas de grande altura solicitada predominantemente à compressão e têm seu comportamento estruturalaltamente influenciado pelos elementos dos estais. 
 
- Ponte sobre o Rio Paranaíba
O primeiro projeto de ponte estaiada no Brasil teve seu início em 1993. A obra
foi concluída no ano de 2003, tem extensão total de 662 m e vão central de 350 m
(Figura 1.23).
Seu pilone com geometria em forma de “A” e o tabuleiro também são
construídos em concreto. A ponte foi projetada pela empresa Noronha Engenharia,
dirigida por Bernardo Golebiowski. A construção ficou a cargo da Construtora Queiroz
Galvão.
- Ponte Octávio Frias de Oliveira
Inaugurada no ano de 2008 na cidade de São Paulo, esta ponte caracteriza-se
pela arquitetura do seu mastro único em forma de “X”, com altura total de 138 m. Seu
tabuleiro em dois níveis é construído em concreto e vence um vão total de 143 m. O
projeto desta ponte, uma das mais sofisticadas do Brasil, é da empresa brasileira
Enescil, dirigida por Catão Ribeiro (Figura 1.24).
As pontes estaiadas representam grande evolução na construção civil. Além de serem visualmente belas (consideradas cartões postais), evidenciam o momento de inovação da arquitetura do país e têm ainda forte influencia no setor de turismo, investimentos regionais e ainda são opções para o problema do tráfego de veículos, nas grandes cidades. Como novos métodos tecnológicos existentes na construção de pontes, as estaiadas nasceram como soluções intermediárias entre uma ponte fixa e uma pênsil. Sustentada por cabos de aço em pilares de concreto, moldados conforme a necessidade da estrutura.