ATIVIDADES COMPLEMENTARES VISITA: PONTE OCTAVIO FRIAS DE OLIVEIRA PESQUISA: PONTES ESTAIADAS

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ATIVIDADES COMPLEMENTARES
VISITA: PONTE OCTAVIO FRIAS DE OLIVEIRA 
PESQUISA: PONTES ESTAIADAS
ADRIANO BRUSASCO PINI 		RA: T73161-5 
São Paulo
2017
INTRODUÇÃO
Este trabalho tem como objetivo apresentar uma breve evolução histórica do conceito das pontes estaiadas.
O primeiro capítulo apresenta os primeiros usos de estais como estruturas, inicialmente eram usados em embarcações e posteriormente os engenheiros passaram a usar o conceito em pontes para vencerem grandes vãos e exemplificando com exemplo de pontes antigas e modernas.
O segundo capitulo passa a descrever de forma especifica a Ponte Octavio Frias de Oliveira sobre o Rio Pinheiro na cidade de São Paulo, mostrando a concepção inicial da estrutura, detalhes construtivos e a ponte finalizada.
HISTÓRIA
História geral das pontes estaiadas
A ideia de usar cabos suspensos em de um mastro como suporte de uma estrutura vem de longa data como mostra a história. As civilizações do antigo Egito utilizavam esse método em embarcações a vela. (Quintana Ytza, 2009)
Figura 1.1 - Embarcação egípcia com cordas ligando o mastro até as vigas (Troitsky, 1977)
Segundo Troitsky citado pela engenheira Quintana Ytza o primeiro registro que temos de uma ponte com estais é 1617. Foi proposto um sistema por Faustus Verantius em que um tabuleiro de madeira era suportado por barras de aço inclinadas. No entanto a primeira grande tentativa de se construir uma ponte com esse conceito é do alemão C.J. Loscher, que construiu uma ponte de madeira, com vão de 32 m, na cidade de Friburgo, Suíça.
Figura 1.2 - ponte estaiada em madeira C.J. Loscher (Troitsky, 1977)
As tecnologias de ligas metálicas foram se desenvolvendo e avançando, estas soluções com estais foram se tornando viáveis e com capacidade de suportar esforços maiores e, como grande consequência vão maiores foram surgindo. (Mazarim, 2011)
Em 1817 dois engenheiros britânicos Brown e Redpath projetaram e construíram a passarela estaiada de King’s Meadow (Mazarim, 2011). A ponte usava estais de arame, mastro em ferro em forma celular e com vão de 33,6 m (Quintana Ytza, 2009).
Devido aos avanços, no século XVIII foram surgindo várias pontes estaiadas nos Estados Unidos da América e na Inglaterra. Várias estruturas apresentaram um comportamento esperado, no entanto aconteceram alguns acidentes que levaram ao abandono parcial deste método durante muitos anos. Estes acidentes com pontes pênseis e estaiadas, ocorreram principalmente devido à falta de conhecimento aerodinâmico da estrutura. A ressonância e vibração no tabuleiro e nos estais devido aos esforços do vento foi uma grande incógnita durante vários anos (Mazarim, 2011).
Um exemplo da história foi a ponte pênsil de Tacoma Narrows, que foi construída no estado de Washington, nos Estados Unidos da América, em 1940. De estrutura relativamente esbelta e de grande vão livre, pelos padrões da época, apresentou deficiência estrutural sob a ação do vento. No termino da sua da sua construção, a estrutura já apresentava oscilações excessivas, e no dia 7 de novembro de 1940, pouco tempo após a inauguração, a ação de um vento de apenas 65 km/h provocou fortes oscilações de torção no tabuleiro e, como consequência, deslocamentos excessivos do conjunto e com isso a ponte entrou em colapso (Mazarim, 2011).
Figura 1.3 – Oscilação da Ponte Tacoma Narrows
(Making the Modern World.- http://www.makingthemodernworld.org.uk)
Após a queda da estrutura, um time de engenheiros projetou a nova Ponte de Tacoma, com um novo cálculo estrutural, dessa vez com o auxílio de ensaios de um modelo da ponte em escala reduzida em um túnel de vento. Para que estes ensaios fossem possíveis de serem foi construído um túnel de vento em madeira, no Laboratório de Pesquisas Estruturais da Universidade de Washington, nos EUA. Após este e outros incidentes, a metodologia para a concepção e dimensionamento de estruturas deste método teve de ser reelaborada, e a credibilidade para este tipo de solução demorou décadas para retomar seu prestígio inicial (Mazarim, 2011).
Em 1938, o engenheiro alemão Franz Dischinger após estudar diversas pontes penseis e estaiadas já construídas e os benefícios da utilização da solução de estais e cabos penseis em conjunto, e também da utilização de estais protendidos, o engenheiro concebeu e projetou a ponte Stromsund, na Suécia, que foi concluída em 1955. Sua estrutura é inteiramente em aço, com exceção da fundação, e tem um vão central de 182 m. Esta ponte é considerada a primeira ponte estaiada moderna.
Figura 1.4 - Ponte de Strömsund, na Suécia (https://structurae.net/structures/stromsund-bridge)
Após o fim da Segunda Guerra Mundial na Europa a pontes destruídas precisavam ser reconstruídas. Isso proporcionou uma grande chance de aplicar o conceito das pontes estaiadas (Quintana Ytza, 2009). Como tudo precisava ser reconstruído em pouco tempo, para reintegração entre as cidades que ficaram isoladas, os métodos construtivos mais rápidos ganharam destaque. Com isso, as pontes estaiadas ganharam definitivamente o seu espaço e começaram a ser amplamente utilizadas, uma vez que a maioria das pontes destruídas mantinha sua infraestrutura em condições de uso. Com o avanço dos métodos de cálculo e verificação das estruturas, e com a experiência obtida com os erros do passado, as pontes estaiadas se espalharam nos anos seguintes, principalmente pela Europa e América do Norte (Mazarim, 2011).
1.2. Pontes estaiadas no Brasil
No Brasil, a primeira ponte estaiada projetada foi a ponte de Porto Alencastro, sobre o Rio Paranaíba, na divisa entre Minas Gerais e Mato Grosso do Sul. Esse projeto foi encomendado pelo atual DNTI (Direção Nacional de Transporte e Infraestrutura) ao consórcio formado pela Noronha Engenharia e Fritz Leonhardt (Quintana Ytza, 2009), mas conclusão das obras da ponte que
possui 660 m de extensão foi concluída em outubro de 2003 (PINI, 2004). Apesar de ser a primeira a ser projetada, a primeira a ser concluída no Brasil foi à ponte Estação Metroviária Engenheiro Jamil Sabino no ano 2000, localizada sobre o Rio Pinheiros, em São Paulo, com uma extensão de 126 m, sua construção se iniciou paralelamente a ponte Porto Alencastro (Quintana Ytza, 2009).
Figura 1.5 - ponte de Porto Alencastro (http://s103.photobucket.com/user/cacobianchi/media/Alencastro3.jpg.html)
Figura 1.5 e 1.6 - Ponte Estação Metroviária Engenheiro Jamil Sabino e seu interior (http://www.enescil.com.br/index.php/estacao-de-metro-engenheiro-jamil-sabino)
Em seguida, foi inaugurada Ponte Sergio Mota, localizada sobre o Rio Cuiabá, na cidade de Cuiabá, Mato Grosso do Sul. Em 2003, a Ponte sobre o Rio Guamá foi inaugurada, em Belém do Pará, possui uma extensão total de 2000 m e vão estaiado central de 320 m. No mesmo ano, inaugurou-se a Ponte JK, em Brasília, e a Ponte da Amizade, construída sobre o Rio Acre, na fronteira entre Brasil e Bolívia. Em 2004, foi a vez da Ponte Irineu Bornhausen ser inaugurada, na cidade de Brusque, Santa Catarina. Em 2006, foi inaugurada a
maior passarela estaiada do Brasil (200 m de comprimento). Em Rio Branco, Acre. E, no mesmo ano, inaugurou-se a Ponte Construtor João Alves, localizada sobre o Rio Sergipe, em Aracaju, Sergipe (Quintana Ytza, 2009). Em 2008 foi inaugurada a ponte Octavio Frias de Oliveira em São Paulo (Mazarim, 2011).
CARACTERÍSTICAS DE UMA PONTE ESTAIDA
Características gerais
As pontes estaiadas são basicamente são formadas pelo tabuleiro (composto por vigas e laje), sistema de cabos (os estais que suportam os tabuleiros), torres que suportam os cabos e os blocos ou pilares de ancoragem. Neste modelo de ponte, os carregamentos são absorvidos pela parte superior do tabuleiro, transferindo os esforços para os cabos, as cargas se concentram na torre e finalmente os esforços são transferidos para um bloco de fundação. A fixação dos cabos pode ser feita em forma de leque (com um ponto fixo no pilar), em formade harpa (com cabos paralelos partindo de vários pontos do pilar) ou em forma mista (Nakamura, 2011).
Figura 2.1 - Arranjo longitudinal dos cabos (Quintana Ytza, 2009)
Os arranjos na seção transversal também podem variar de acordo com o tipo de mastro: de plano simples (mastro central) ou plano duplo (mastro vertical ou inclinado) como indicado na Figura 2.2 (Quintana Ytza, 2009).
Figura 2.2 - Arranjo transversal dos cabos (Quintana Ytza, 2009)
Elementos estruturais
Para entendermos melhor o funcionamento da ponte estaida vamos descrever de forma sucinta cada elemento estrutural necessário para o funcionamento da estrutural.
Figura 2.2.1 – Elementos estruturais (Mazarim, 2011).
O tabuleiro
De acordo com o autor Mazarim o tabuleiro é a parte da ponte por onde circulam os veículos. O tabuleiro pode ser executado de diferentes maneiras, assim como ter diferentes geometrias, sempre buscando a forma que gere maior eficiência e menor custo. Nas primeiras pontes estaiadas, os espaçamentos dos pontos de fixação dos estais no tabuleiro eram, em geral, maiores do que os usados atualmente. Com isso, o tabuleiro precisava ser suficientemente rígido para resistir aos esforços de flexão longitudinal entre os pontos de fixação dos estais. Devido a este fator, predominaram na época os tabuleiros em estrutura metálica, pois se conseguia assim atingir a rigidez necessária sem a necessidade de ter um tabuleiro muito espesso e pesado, como acontecia com os tabuleiros de concreto. Além do espaçamento, a maneira como os estais chegam ao tabuleiro também gera influência sobre o mesmo. Quanto mais vertical for a chegada do cabo, menores serão os esforços longitudinais atuando
no tabuleiro. Os tabuleiros utilizados nas pontes estaiadas podem ser de diferentes materiais, cada um com suas vantagens e desvantagens, sendo eles:
Tabuleiro de concreto
Tabuleiro metálico
Tabuleiro misto de concreto e aço
Estais
O estais são os elementos estruturais de uma ponte estaiada responsável pela transferência dos carregamentos atuantes no tabuleiro diretamente para o mastro (Mazarim, 2011). Os estais são compostos basicamente por:
Elementos de tensionamento: são responsáveis pela suspensão das cargas do tabuleiro até os mastros. Estes elementos podem ser formados por um conjunto de barras ou cordoalhas.
Sistemas de ancoragem: devem ser capazes de realizar ajustes ao longo da execução da ponte, com o intuito de manter as tensões e o nivelamento dos estais e tabuleiro, e também de permitir uma manutenção e troca dos estais.
Sistemas de proteção: reveste os cabos de aços dos estai e tem a função de proteger o aço contra corrosão e efeitos do tempo.
Torre
Após os estais serem fixados na torre, ela tem a principal função de servir como suporte das cargas advindas do tabuleiro e dos cabos, como já destacado no item 2.1 Características gerais. Podem ser construídos em estrutura de concreto armado ou metálica. 
CONCLUSÃO
Analisando o desenvolvimento do conceito, percebe-se uma evolução muito grande, principalmente devido ao uso inicial em navegações e posteriormente em grandes pontes, com o aprimorando dos materiais empregados na construção e também das ferramentas matemáticas computacionais esse método veio a melhorar e ser usado em várias pontes ao redor do mundo, apesar da desconfiança inicial.
Os avanços proporcionaram uma grande economia para a execução das pontes estaiadas e uma segurança maior no comportamento estrutural das mesmas. Junto com a evolução tecnológicas das pontes estaiadas, houve uma melhora significativa no aspecto visual, tornando estas estruturas mais leves e esbeltas.
Esses conceitos e aprendizados foram utilizados para a construção da Ponte Octavio Frias de Oliveira. Todos os conhecimentos acumulados e refinados ao longo de séculos foram altamente úteis para a conceituação do projeto e execução da estrutura estaiada.
FOTOS DA VISITA 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MAZARIM, Diego Montagnini. Histórico das pontes estaiadas e sua aplicação no Brasil. 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2011. doi:10.11606/D.3.2011.tde-04112011-144914. Acesso em: 17 set. 2016.
QUINTANA YTZA, María Fernanda. Métodos construtivos de pontes estaiadas - estudo da distribuição de forças nos estais. 2009. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2009. doi:10.11606/D.3.2009.tde-26012009-154659.
Acesso em: 17 set. 2016.
PINI. Ponte estaiada sobre o rio paranaíba. Disponivel em:
<http://techne.pini.com.br/engenharia-civil/93/artigo287351-1.aspx>. Acesso em: 17 set. 2016.
NAKAMURA, Juliana. Estruturas estaiadas. Disponivel em:
<http://infraestruturaurbana.pini.com.br/solucoes-tecnicas/10/estruturas- estaiadas-aplicacoes-indicadas-tipos-de-ancoragem-e-de-243545-1>. Acesso em: 17 set. 2016.