concepção arquitetônico estrutural de ponte mista - Lucena/Cabedelo-PB

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CONSTRUMETAL – CONGRESSO LATINO-AMERICANO DA CONSTRUÇÃO METÁLICA 
São Paulo – Brasil – 31 de agosto a 2 de setembro, 2010 
 
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CONCEPÇÃO ARQUITETÔNICO/ESTRUTURAL DE PONTE MISTA ENTRE 
CABEDELO E LUCENA – PB 
Arq. Patrícia de Lourdes Casadei Costa, e-mail: paty-casadei@hotmail.com 
MPhil. Sandro Valério de Souza Cabral, e-mail: svcabral@gmail.com 
Projectaço Projetos e Soluções Estruturais Ltda 
 
RESUMO 
Este estudo trata da elaboração do anteprojeto arquitetônico de uma ponte rodoviária mista 
sobre a foz do Rio Paraíba, ligando os municípios de Cabedelo, na região metropolitana de 
João Pessoa-PB, e Lucena, no litoral norte do Estado. 
A proposta desenvolvida considera as várias variáveis delimitadoras deste tipo de projeto 
como características urbanísticas, sociais, históricas, ambientais e econômicas da área de 
estudo e também a interação entre os princípios técnico/estruturais, estético-formais e 
funcionais envolvidos. 
O projeto contém diversas características técnico/estruturais como o uso de um grande arco 
anti-simétrico em conjunto com um arco triangular estaiado, o uso de um tabuleiro com seção 
transversal aerodinâmica, o uso de concreto armado para os elementos comprimidos (arcos) e 
de aço galvanizado para os elementos tracionados e flexionados (tabuleiro e tirantes), a 
variação da seção transversal dos arcos de acordo com a variação de seus esforços, o uso de 
pilares-árvore, uma modulação fixa de 24.16 m, ângulos mínimos dos tirantes com relação ao 
tabuleiro de 30º, dentre outras, sem perder de vista a essência dos princípios estético-formais 
como a volumetria dos arcos em contraste com a volumetria do tabuleiro, sua expressão tri-
dimensional, a inspiração na anatomia humana, e nem os princípios funcionais relacionados 
ao gabarito portuário da ponte, a largura das pistas e dos passeios, a acessibilidade, a 
inclinação máxima das pistas, o gabarito para a passagem de veículos, etc. 
 
Palavras-chave: ponte, tectônica, arquitetura, estrutura, aço 
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1. INTRODUÇÃO 
Na antiguidade, quando as populações começam a se agrupar em comunidades, aparecem as 
primeiras travessias de rios, riachos e vales, surgem as pontes. Estas têm sido sempre motivo 
de fascínio e orgulho de seus usuários, projetistas e construtores e prova do desenvolvimento 
de um povo (PINHO, 2007). 
As primeiras pontes surgem por volta de 5000 a. C. com a queda natural de troncos sobre os 
rios (OLIVEIRA, 1999). Os primeiros materiais construtivos a serem usados na construção de 
pontes são a madeira e a pedra. As mais antigas pontes de pedra são construídas em Roma 
empregando a técnica dos arcos, introduzidos pelos etruscos. Na Idade Média, fatores de 
defesa e poder originam as pontes fortificadas e elevadiças. Neste período também se 
desenvolvem o arco ogival e o arco abatido1
 
1 “O arco é abatido quando a flecha é pequena com relação ao vão (LOPES et al.,2006). 
. A primeira ponte totalmente construída em ferro 
fundido data de 1779 (Figura 01). As pontes metálicas se desenvolvem a partir do séc. XIX 
com o advento da revolução industrial e o desenvolvimento da indústria siderúrgica 
(NOGUEIRA, 2003). A primeira ponte de grande vão, inteiramente construída em aço, data 
de 1890 (LOPES et al., 2006; Figura 02). Entre 1870 e 1900, o concreto armado se 
desenvolve intensamente e de forma simultânea em países como Estados Unidos, Alemanha, 
Inglaterra e França (DUPRÉ, 2000). A partir de 1930 e incrementado após a 2º guerra 
mundial, têm início o uso de pontes mistas de aço e concreto (PINHO, 2007). A ponte mais 
antiga do Brasil data de 1857, construída em ferro forjado e atravessando o rio Paraíba do Sul, 
no Rio de Janeiro (PINHO, 2007). 
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 Atualmente, arquitetos como Marc Mimram, Norman Foster, Santiago Calatrava, dentre 
outros, vem desenvolvendo diversos projetos de pontes e passarelas que se tornam 
importantes marcos arquitetônicos e tecnológicos, estimulando o desenvolvimento urbano de 
áreas específicas. No Brasil, merece destaque a ponte mista arqueada Juscelino Kubitscheck 
em Brasília, projetada pelo arquiteto Alexandre Chan (Figura 03), onde as fundações e arcos 
abaixo do tabuleiro são em concreto armado e os arcos acima do tabuleiro e o tabuleiro são 
em aço. 
 
Figura 02: Forth bridge, Escócia. 
Fonte: ARGAN (1999). 
 
 
 
 
Figura 01: Ponte Coalbrokdale, Inglaterra. 
Fonte: LOPES et. al. (2006). 
 
 
 
 
Figura 03: Ponte JK, Distrito Federal. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
 
 
 
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A ponte desenvolvida considera as várias variáveis delimitadoras deste tipo de projeto como 
características urbanísticas, sociais, ambientais, históricas e econômicas da área de estudo e 
também a interação entre os princípios estético-formais, técnico/estruturais e funcionais 
envolvidos. O estudo procura conceber uma arquitetura onde a tecnologia existe como parte 
integrante da criação, sendo comumente referenciada como cultura tectônica2. A maneira 
como esses princípios da arquitetura - venustas, firmitas, e utilitas3
Em vários casos, esta cultura tectônica vem acompanhada de soluções em aço (Figura 03), 
como sendo um material que consegue integrar demandas formais e tecnológicas de maneira 
satisfatória, além de representar uma alternativa mais sustentável. Pontes mistas procuram 
explorar as vantagens do concreto armado, como material adequado para esforços de 
compressão ou flexão e maior moldabilidade, com as do aço, como material adequado para 
esforços de tração, compressão e flexão e com maior flexibilidade, dentre outras. 
 - se relacionam, qualifica 
a arquitetura ao longo de sua história e constitui a sua essência (FRAMPTON, 2001). 
O projeto da ponte em estudo faz a ligação rodoviária entre a cidade de Cabedelo e Lucena, 
no estado da Paraíba. O litoral norte, exceto Cabedelo, é separado da capital pela foz do Rio 
Paraíba, tornando o acesso para esta região mais longo e difícil, resultando assim em menor 
desenvolvimento econômico e turístico, comparado ao existente no litoral sul paraibano que 
têm recebido investimentos significativos. A escolha da área de implantação do equipamento 
viário em ambas as cidades, considera além de alguns parâmetros de acessibilidade, a menor 
distancia entre as margens, resultando em uma extensão total de aproximadamente 1,5 km 
(Figura 04), sendo 300 metros destinados ao canal portuário da cidade de Cabedelo que 
margeia a costa do município. 
A concepção arquitetônica e também estrutural deste grande vão a ser vencido é o objetivo 
principal da proposta. Desta forma a ponte pode ser dividida em dois trechos: o navegável 
portuário e o trecho caracterizado como não portuário, de maior extensão, que se destina as 
embarcações de menor porte. 
 
2 “Na cultura tectônica a dimensão estética da arquitetura encontra sua força e autenticidade no potencial expressivo dos 
elementos construtivos e da estrutura, priorizando a poética da construção” (ROCHA, 2007). 
3 Identificados por Vitruvius (2007) no seu Tratado de Arquitetura, ainda na Roma Clássica. 
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2. CONDICIONANTES GERAIS DO PROJETO 
A área escolhida para a implantação do equipamento, no município de Cabedelo, está situada 
ao norte do município, na zona portuária da praia de Santa Catarina pertencente a Marinha do 
Brasil. Esta faz divisa com a zona de adensamento prioritário - ZAP, e com a zona especial de 
interesse histórico- ZEIH, onde está localizada a Fortaleza de Santa Catarina (Figura 04), 
importante marco histórico do estado. 
A implantação de um grande equipamento em uma malha urbana já consolidada requer uma 
série de alterações e impactos sociais, econômicos, urbanísticos e históricos no local. 
Entretanto, é desejável que estes impactos, especialmente na organização viária existente, 
sejam minimizados. Com este objetivo, a via de acesso à ponte é direta e elevada, tendo início 
na BR-230, que acessa a cidade, sendo proposta a sua duplicação (Figura 05). Este acesso 
elevado possibilitará o tráfego normal de automóveis e caminhões relacionados aos serviços 
portuários e ao funcionamento do moinho M. Dias Branco, localizado próximo ao canal 
navegável. 
Três medidas adicionais são tomadas para atenuar o impacto econômico, histórico e social: a 
desapropriação de duas faixas paralelas a rua de acesso ao equipamento (ZAP), o desvio da 
área de atracamento de navios do porto e a adoção de apenas dois apoios na área próxima ao 
canal navegável (Figura 14) para não interferir no funcionamento do moinho e também para 
não obstruir a visão da Fortaleza de Santa Catarina (ZEIH). 
Figura 04: Área de implantação da ponte com pontos referenciais. 
Fonte: <http://maps.google.com.br> Acessado em 12/11/2009. 
 
 
 
 
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No município de Lucena, a área de implantação do equipamento responde bem as questões de 
fluxo viário, pois faz acesso direto a PB-025 que desemboca na via federal (BR-101) que 
interliga o Estado da Paraíba ao Estado do Rio Grande do Norte, não trazendo impactos 
econômicos, sociais, urbanísticos ou históricos significativos. 
Segundo Norma de segurança expedida pela Capitania dos Portos da Paraíba datada em 8 de 
julho de 2005, o canal navegável de passagem das embarcações para atracação e desatracação 
de navios no Porto de Cabedelo abrange uma largura máxima de 300 metros margeando a 
costa do município. Um levantamento baltimétrico realizado pelo porto indica uma 
profundidade de aproximadamente 9,14 metros deste canal. 
O vão livre do retângulo de navegação deverá ser estabelecido a partir da largura entre os 
pilares, abatendo o valor das respectivas dimensões das proteções contra colisões. Esta é uma 
das exigências estabelecidas pela Carta da Marinha do Brasil n° 830 capítulo 01 no item 011, 
que dita parâmetros para solicitação de realização de obras em águas jurisdicionais. 
 
Figura 05: Implantação da via de acesso da ponte na cidade de Cabedelo. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
 
 
 
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A altura de 55 m com relação ao nível médio do mar adotada para o tabuleiro da ponte é a 
mesma adotada para a ponte Newton Navarro no município de Natal – RN (DIÁRIO DE 
NATAL, 2007), cujo porto tem características semelhantes de fluxo e tamanho. 
A Figura 06 mostra o zoneamento do tabuleiro da ponte, que considera a existência de duas 
pistas de rolamento duplas com 7m de largura cada, totalizando, junto com a via para 
pedestres, a via para ciclistas, a zona de ancoragem dos cabos, o refúgio de separação e a zona 
de segurança, uma largura de 21.60 m. 
 
 
 
Outros fatores condicionantes para o projeto como o gabarito viário (7x6m), a inclinação 
máxima das pistas e rampas, o dimensionamento das curvas horizontais e contornos, a 
minimização dos apoios no mar por razões econômicas e ambientais são também 
considerados, além de elementos essencialmente técnico/estruturais como descreve o item 3. 
 3. BASES PARA A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL DE PONTES 
As pontes concebidas e projetadas possuem, em sua maioria, por serem obras de arte de 
grandes dimensões, algumas características técnicas comuns do ponto de vista estrutural. 
Estas características são determinantes e indispensáveis para que o equipamento urbano seja 
viável tecnicamente e economicamente, podendo ser divididas em duas categorias amplas e 
Figura 06: Zoneamento do tabuleiro. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
 
 
 
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inter-relacionadas: o tipo de ponte e o seu funcionamento estrutural. O princípio físico que 
justifica tal preocupação é o da “fraqueza dos gigantes” (LOPES et. Al, 2006) ou efeito escala 
estrutural, que evidencia, por exemplo, que quanto maior o vão livre de uma ponte mais 
eficiente estruturalmente deve ser a sua concepção, sob o risco de tornar a proposição inviável 
tanto formalmente quanto economicamente. 
O funcionamento das estruturas é baseado em princípios físicos, que podem ser explorados 
para melhorar a sua eficiência. Os princípios estruturais mais relevantes para a concepção de 
pontes são o melhoramento da seção transversal dos seus elementos a partir do conceito de 
momento de inércia e o uso de formas funiculares (MACDONALD, 2001). Por exemplo, 
pode-se utilizar seções vazadas (com maior momento de inércia para a mesma área) e/ou 
variar as dimensões da seção transversal conforme a variação do esforço envolvido. Por outro 
lado pode-se utilizar formas gerais que se aproximam de formas submetidas somente a 
esforços de compressão ou tração (funiculares) dependendo do tipo e distribuição do 
carregamento. A Figura 07 ilustra esta inter-relação entre o carregamento e a forma geral 
adotada (REBELLO, 2000). Este procedimento tem sido utilizado desde a Era Clássica, com 
importantes expoentes na arquitetura moderna, como os célebres arquitetos Antoni Gaudi, 
Frei Otto e Félix Candela e outros da atualidade. A Figura 08 mostra dois exemplos de 
pontes, projetadas pelo arquiteto Santiago Calatrava, onde estes conceitos são expressos 
através de suas formas arquitetônicas. Na ponte mista Lusitana, o arco pode ser considerado 
como funicular, além de apresentar variação de sua seção transversal em direção aos apoios, 
indicando uma variação de esforços e, na ponte mista Alamillo, a região de maiores esforços 
de flexão é naturalmente a de maior momento de inércia. 
 
 
Figura 07: Propostas para arcos funiculares (comprimidos) e seus equivalentes invertidos tracionados (cabos). 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
 
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Atualmente as pontes dividem-se em quatro tipos básicos, conforme o sistema estrutural 
utilizado e em ordem de eficiência para grandes vãos: as pontes em viga, as pontes em arco 
(Figura 09), as pontes estaiadas (Figura 10) e as pontes suspensas ou pênseis (Figura 11). A 
ponte de maior vão livre do mundo, a Akashi-Kaikyo no Japão, é uma ponte pênsil com 1991 
m de vão. As pontes estaiadas podem vencer vãos maiores do que as pontes arqueadas embora 
sejam ambas adequadas para vãos maiores do que 300 m. 
 
Figura 09: Pontes em arco. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
 
Figura 08: Ponte Lusitana (acima) e Ponte Alamillo (abaixo). 
Fontes: LOPES et. al. (2006) e JODIDIO (2007). 
 
 
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Outros conceitos estruturais são também importantes na concepção estrutural de pontes como 
a aerodinâmica de seu tabuleiro, a escolha do material mais adequado aos esforços envolvidos 
e a durabilidade requerida, a inclinação dos cabos dos estais, o uso de uma modulação para o 
apoio do tabuleiro, condições de equilíbrio horizontal e vertical, etc. É também importante 
observar que o uso de princípios técnicos/estruturais tornam a concepção como um todo mais 
sustentável no sentido da minimização do uso dos recursos naturais. 
4. CONCEPÇÃO ARQUITETÔNICO/ESTRUTURAL DA PONTE 
A concepção arquitetônico/estrutural da ponte busca atender a todas as variáveis envolvidas e 
apresentadas nos itens anteriores de modo a obter um todo coeso e equilibrado. 
Para que o gabarito portuário navegável seja respeitado e para que a região do moinho não 
seja prejudicada, os sistemas estruturais escolhidos para vencer estes dois grandes vãos são 
dois tipos de arcos, gerando assim uma parte arqueada e outra estaiada (Figura 12). Um dos 
arcos escolhidos para transpor o canal navegável é o não simétrico e o outro arco utilizado é o 
Figura 10: Pontes estaiadas. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
 
Figura 11: Pontes pênseis. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
 
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triangular inclinado (Figura 07), ambos vazados para melhorar a sua eficiência estrutural. 
Note que o arco anti-simétrico possui carregamento somente em sua parte superior e o arco 
triangular inclinado é complementar, tanto para permitir um vão maior adjacente quanto para 
apoiar o tabuleiro na região onde o arco anti-simétrico não atua. Os arcos por estarem 
submetidos primariamente a esforços de compressão e terem seção transversal oca e variável 
são em concreto armado e os cabos e tabuleiro por estarem submetidos a esforços de flexão e 
tração são em aço galvanizado. A escolha do aço também diminuirá o prazo da obra e 
permitirá uma execução do tabuleiro com riscos menores. 
Do ponto de vista formal, o volume resultante mostra-se imponente com algumas 
características interessantes: contraste entre a volumetria dos arcos em concreto e do tabuleiro 
em aço, grande expressão tridimensional e uma clara semelhança com a anatomia humana, 
além de um efeito de movimento e integração entre os dois arcos (Figura 13). A tri-
dimensionalidade da proposta também aumenta a estabilidade lateral do conjunto com relação 
aos efeitos horizontais do vento. 
 
 Figura 12: Vista lateral da ponte - arco não simétrico e arco triangular inclinado. Fonte: arquivo pessoal. 
 
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A Figura 14 mostra uma vista lateral da ponte, mostrando as suas especificações, dimensões 
gerais horizontais e verticais e gabarito portuário. Note que o arco anti-simétrico pode ser 
considerado como aproximadamente funicular pois concentra o seu carregamento na sua parte 
superior. A Figura 15 mostra o diagrama da variação do esforço de flexão no arco anti-
simétrico para uma carga uniformemente distribuída no tabuleiro. É claro que o esforço de 
flexão se concentra junto aos apoios onde há um aumento proposital das dimensões de sua 
seção transversal (aumento do momento de inércia). As figuras 16, 17 e 18 mostram 
diferentes perspectivas da ponte para melhor entendimento. 
 
 
 
Figura 14: Dimensionamento do arco-vista lateral. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
Figura 13: Vista lateral da ponte - arco não simétrico e arco triangular inclinado. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
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Figura 16: Arco triangular. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
Figura 15: Variação do esforço de flexão longitudinal no arco anti-simétrico para cargas gravitacionais. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
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O arco triangular inclinado em 60º recebe cabos (estais) em ambos os lados, isto é, apoia 264 
metros de tabuleiro na face oeste e 264 metros na face leste no município de Cabedelo (Figura 
19), contribuindo assim para a minimização de apoios nesta área de interesse histórico, 
preservando o ângulo de visão da Fortaleza de Santa Catarina e também preservando a 
Figura 18: Vista interna da ponte. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
Figura 17: Passagem dos cabos entre a abertura do arco não simétrico. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
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normalidade do fluxo de caminhões na área do moinho. A inclinação do arco triangular foi 
escolhida baseando-se em três princípios básicos: expressão formal, inclinação resultante dos 
estais com relação ao tabuleiro (maior do que 30º) e minimização dos esforços de flexão. A 
Figura 20 mostra o diagrama da variação do esforço de flexão no arco inclinado para uma 
carga uniformemente distribuída no tabuleiro. 
Todos os cabos estão ancorados no tabuleiro da ponte a uma distância longitudinal constante 
entre si de 24.16 m (modulação), o que favorece uma melhor distribuição dos esforços de 
flexão (Figura 21). 
 
 
 
 
Figura 19: Áreas de carregamento do arco triangular. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
Figura 20: Variação do esforço de flexão longitudinal no arco triangular para cargas gravitacionais. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
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O trecho na área não portuária do tabuleiro é apoiado em pilares árvore para proporcionar um 
maior vão entre pilares e assim minimizar os custos de fundação e impactos ambientais 
(Figura 22), além de facilitar o fluxo de pequenas embarcações. O vão entre fundações é de 
cerca de 48 metros e o vão na altura de tabuleiro é de cerca de 24 m. 
 
 
O tabuleiro da ponte é composto de vigas longarinas e transversinas em perfis VS de aço 
galvanizado e laje tipo steel deck conforme Figuras 23 e 24, além de cabos de 
contraventamento horizontal. A forma da seção transversal do tabuleiro (Figura 25) é 
projetada de modo a aumentar a sua eficiência estrutural (uso de viga Vierendeel e variação 
da altura conforme a variação do esforço de flexão) e sua aerodinâmica (minimizar o impacto 
de ventos transversais e o efeito do desprendimento de vórtices). Note que o gabarito viário é 
preservado mesmo nas regiões com cabos mais inclinados. 
Figura 22: Vista lateral - Pilares árvore no trecho não portuário. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
Figura 21: Planta da ponte- modulação do estaiamento. 
Fonte: arquivo pessoal. 
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Figura 23: Planta estrutura do tabuleiro. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
Figura 24: Corte longitudinal no tabuleiro. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
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5. CONCLUSÕES 
A recompensa tão esperada do homem em atingir novos territórios, conhecer novas culturas e 
expandir domínios, proporcionou ao longo dotempo o desenvolvimento de novas técnicas 
que hoje contribui para que não existam limites intransponíveis. Neste trabalho procura-se 
aliar a necessidade do equipamento viário proposto com o incentivo de inserir no Estado da 
Paraíba as tecnologias disponíveis internacionalmente, alcançando valiosos resultados 
estético-formais, técnico/estruturais e funcionais capazes de não apenas exercer uma função 
de travessia, mas também de propor um elemento urbano que seja um símbolo de novas 
relações com o entorno, e visto de forma inspiradora e poética por quem ali passar. 
 
5. BIBLIOGRAFIA 
ARGAN, G.C. Arte Moderna: Do Iluminismo aos Movimentos Contemporâneos. São 
Paulo: Companhia das Letras, 1999. 
Figura 25: Corte transversal no tabuleiro. 
Fonte: arquivo pessoal. 
 
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