PONTE EM VIGA

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PONTE EM VIGA
A ponte em viga é o tipo estrutural mais antigo, pois uma tora de árvore caída sobre um rio caracteriza uma ponte em viga em sua forma mais simples. Estruturalmente este tipo de ponte é basicamente uma estrutura rígida colocada sobre dois pilares, assim o tabuleiro é solicitado por tração nas fibras inferiores e, por compressão, nas superiores. Na concepção de um projeto de ponte em viga de concreto armado, deve-se definir o tipo de seção transversal adotada, os métodos construtivos e o carregamento (QUADROS, 2013).
Umas das principais características de ponte em viga é que suas vinculações não transmitem momentos fletores da superestrutura para a infraestrutura.
Conforme Pfeil (1983), “As pontes em vigas de concreto armado podem classificar-se segundo a disposição das vigas na seção transversal, ou segundo o esquema estrutural de cada viga considerada estruturalmente”. O esquema estrutural pode ser definido de acordo com a seção transversal. Conforme Mason (1977), para grandes pontes pode-se ter uma seção aberta, mais conhecida como T ou I, ou uma seção celular, mais conhecida como caixão. As diferentes seções resultam em pontes distintas e cada tipo de ponte estruturalmente funciona de forma diferente. Assim, as vigas T (seção aberta) são dimensionadas diferentemente das vigas caixão (seção celular).
Segundo Pucher (1961), o método de cálculo para uma ponte em viga não se diferencia de um cálculo de vigas de um prédio que também podem apresentar momentos constantes ou variáveis em suas vigas. Em pontes o carregamento é dividido em permanente e móvel. O primeiro depende da seção transversal e material utilizado, e o segundo da finalidade da estrutura. A análise das cargas móveis deve ser feita por meio da variação da posição do trem tipo no tabuleiro na direção transversal e longitudinal. A solicitação do trem tipo é calculada pelo emprego de linhas de influência que dão como resultado a combinação de cargas cortantes e momentos de flexão.
Para um projeto de ponte é necessário definir o tipo de viga a ser adotado e a forma dos outros elementos da superestrutura. Após as definições iniciais, deve-se conceber o tipo de método construtivo.
Pontes em Arco
As estruturas em arco permitem o emprego do concreto armado convencional em grandes vãos com pequeno consumo de material. O eixo do arco pode ser projetado em coincidência com a linha de pressões devida à carga permanente, aproveitando, assim, a boa resistência a esforços de compressão proporcionada pelo concreto.
Ponte Manoel Ribas – União da Vitória PR
O arco, com sua forma curva desenvolvida segundo a linha de pressões, devido ao peso próprio, é o tipo estrutural mais apropriado para os materiais de construção denominados “maciços” (pedras, concreto), desde que o terreno de fundação seja resistente e que o empuxo do arco possa ser absorvido por uma fundação economicamente viável. As pontes em arco, executadas com pedras naturais de boa qualidade possuem durabilidade praticamente ilimitada e, via de regra, não necessitam de juntas de dilatação. No caso do concreto, entretanto, é preciso levar em consideração as deformações devido à retração, à variação de temperatura e à fluência, o que tem influência na forma do arco e torna necessária a existência de juntas.
As estruturas em arco podem ser projetadas com tabuleiro superior, sustentado por montantes, ou com tabuleiro inferior, sustentado por tirantes ou pendurais. Existe ainda o sistema misto com o arco intermediário, sustentado lateralmente por montantes e, no centro, por pendurais. 
As pontes em arco com tabuleiro inferior são mais indicadas para pequenos vãos e para grandes vãos utiliza-se a ponte em arco com tabuleiro superior. As pontes em arco com tabuleiro intermediário são menos utilizadas uma vez que a interseção do arco com o tabuleiro representa problemas construtivos 
Parte do Trabalho de Conclusão de Curso, Engenharia Civil - UNIVALI - 2007 - Matheus G. Lauriano Leme
Ponte estaiada é indicada para vencer grandes vãos
Moderna e economicamente viável, é a melhor opção para distâncias maiores que 150 metros
A ponte estaiada é, atualmente, a principal solução para vencer grandes vãos. O recurso é bastante empregado, por exemplo, no cruzamento de rios ou canais que necessitem de espaço para passagem de embarcações. "Em distâncias maiores que 150 metros nada justifica a utilização de outra solução que não esta, já que ela é a alternativa mais moderna, bonita e economicamente viável hoje”, afirma o engenheiro Catão Francisco Ribeiro, diretor-executivo na Enescil Engenharia de Projetos. Ele esclarece que as pontes estaiadas também podem ser uma opção em vãos mais curtos, porém, o custo torna-se elevado.
Quatro elementos principais compõem esse tipo de ponte: os estais, os mastros, o tabuleiro e a fundação. “Todos fazem parte de um sistema integrado. Os estais não são nada sem o mastro que, por sua vez, não tem função sem o tabuleiro, que é sustentado pelos estais. Cada parte tem sua relevância e, se a fundação começa errada, a ponte está fadada a cair”, explica Ribeiro. 
A direção dos estais também classifica as pontes estaiadas em dois tipos diferentes: harpa e leque. Na tipologia harpa, os cabos correm paralelos 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. No leque, os cabos conectam-se ou passam pelo topo do mastro. “O mais bonito é o modelo em harpa, mas as pontes em leque são mais baratas. O indicado é mesclar ambas as alternativas na mesma ponte”, comenta o especialista.
Em distâncias maiores que 150 metros, nada justifica a utilização de outra solução que não esta, já que ela é a alternativa mais moderna, bonita e econômica 
Catão Francisco Ribeiro
O tempo de construção da ponte estaiada depende, basicamente, dos recursos disponíveis e do tamanho do projeto. “Como obras de infraestrutura envolvem o poder público, nem sempre o repasse de verbas é linear. Pode ser que parte do dinheiro seja liberado em um ano e parte somente no ano seguinte, isso dita o ritmo da obra. Quanto maior a ponte, mais demorada sua execução e maior será a necessidade de recursos investidos”, esclarece Ribeiro
NO MUNDO
As pontes estaiadas são relativamente recentes. As primeiras obras desse tipo apareceram na década de 60, na Europa, e só contavam com três cabos. O avanço da informática foi decisivo para sua propagação. “A engenharia sempre soube que essa ponte poderia ser feita, mas não era possível realizar os cálculos para executá-la. Com o surgimento dos computadores modernos, aliados aos softwares, tornou-se viável fazer qualquer tipo de ponte”, conta Ribeiro, lembrando que, antigamente, a principal opção para vencer grandes vãos era a ponte pênsil, que tem como símbolo a Golden Gate, cartão-postal de São Francisco, nos Estados Unidos. 
Por conter somente um cabo, a equação para ponte pênsil é mais simples. Já na estaiada, cada cabo é uma equação diferente e isso envolve muita matemática. “A ponte Octavio Frias de Oliveira, localizada na Marginal Pinheiros, em São Paulo, tem 144 cabos, ou seja, são 144 equações para cada carga – conta impossível de ser feita sem o uso de softwares”, explica o engenheiro.
NO BRASIL
A primeira ponte estaiada do país, construída na capital paulista, próxima à estação Santo Amaro do Metrô, teve suas obras concluídas em 1999. “Essa obra contou com o apoio de uma empresa francesa, que nos transferiu tecnologia. Entretanto, depois disso, não precisamos mais de apoio externo, pois dominamos a técnica e agora temos nossa própria concepção de obra”, conta Ribeiro.
Desde então, a evolução do mercado brasileiro foi rápida e, nos próximos anos, o país se tornará referência com a inauguração da maior estrutura do tipo em todo o planeta: com 1 km de trecho estaiado, vão de 550 m e pilares com 125 m de altura, a ponte ligará os municípios de Salvador e Itaparica, na Bahia. “Um dosfatores que explica o seu tamanho é o fato de plataformas de petróleo passarem debaixo dela. A altura das pistas em relação ao nível do mar atinge 125 m – normalmente, o tabuleiro fica a cerca de 70 m de altura”, detalha o engenheiro. 
A engenharia sempre soube que a ponte estaiada poderia ser feita, mas não era possível realizar os cálculos para executá-las. Com o surgimento dos computadores modernos, aliados aos softwares, tornou-se viável fazer qualquer tipo de ponte 
Catão Francisco Ribeiro
A ponte Salvador-Itaparica será mista, tendo um total de 12,2 km de comprimento sobre o mar e largura de 32,4 m. Característica também marcante é o uso de tabuleiro de concreto, que tornará a ponte o maior vão de concreto do mundo. “Mesmo com 12,2 km de comprimento o trecho estaiado será de 1 km e está localizado onde os vãos são maiores para a passagem de navios. No restante da ponte, os vãos são menores e não há necessidade de serem estaiados”, ressalta.
Iniciado há um ano e com previsão de inauguração em 2018, o projeto apresentará, ainda, um viés sustentável: a iluminação será realizada com lâmpadas LED, que terão sua energia gerada por meio de células fotovoltaicas instaladas na estrutura da ponte. “Os estais serão revestidos com plástico na cor verde para simular uma floresta”, conta Ribeiro. Pela complexidade desse projeto, a concorrência foi internacional. “A Enescil se juntou com a maior empresa de engenharia de pontes do mundo, a dinamarquesa Cowi”, comenta o engenheiro, destacando que esse é um caso particular, pois o mercado nacional já está apto a lidar com essa tecnologia. “Todos os materiais utilizados nas pontes estaiadas são fabricados no Brasil. Também já existem mais de 20 construtoras nacionais capacitadas para executar esse tipo de obra. Há também, pelo menos, dez empresas que fazem os projetos.”
Pontes em Pórtico
As pontes em pórticos são conceituadas como a não utilização de aparelho de apoio entre a superestrutura e a infraestrutura, de maneira simples, a viga e o pilar são um único elemento estrutural, que PERMITE A TRANSFERÊNCIA DE MOMENTOS FLETORES ENTRE OS ELEMENTOS (superestrutura e mesoestrutura monoliticamente ligadas).
CONVENIENTE QUANDO: casos que em existam pilares esbeltos, ou quando se desejar ter a mínima manutenção (inexistência de articulações e aparelhos de apoio).
Pontes em Pórtico
VANTAGENS: custo mínimo com manutenção pela ausência de articulações ou aparelhos de apoio, distribuição homogênea das solicitações, esbelteza nos pilares (economia de materiais e estética);
DESVANTAGENS: emendas em ângulo (altas solicitações)
A Ponte Pênsil
A memória "Pont Suspendu de Porto. Détails des Travaux, suivi de Trois Planches Explicatives. Par Stanislas Bigot, Ingénieur Civil." publicada em Lisboa em 1843, descreve com grande pormenor a ponte Pênsil e a sua construção.
A ponte é suspensa de 8 cabos, quatro de cada lado e dispostos a par. Cada um dos cabos é formado 400 por fios de ferro de 3,2mm dispostos em feixe de fios paralelos. Os fios são "atados" a espaços regulares por várias voltas de um arame mais fino. Esta disposição era comum na época. 	
Os cabos foram fabricados num estaleiro preparado para o efeito na praia de Miragaia, cerca de 1 km a jusante do local da ponte. Aqui se desenrolaram as principais operações de fabrico. O fio de ferro era revestido de uma película de óleo de hulha (no original huille de houille - provávelmente creosol, um óleo que se obtém a partir do alcatrão de hulha) fazendo-o passar por uma caldeira em que o óleo era mantido aquecido. Os fios eram a seguir colocados em estendais para secagem. Só depois se procedia à sua aplicação para formar os cabos em cavaletes apropriados. 	
O fio era disposto continuamente dando a volta em cada extremidade e regressando à extremidade oposta. Assim as extremidades de cada cabo formam um olhal que servirá para o ligar, através de uma cavilha às amarras de ancoragem, duas por cada extremidade de cabo. 	
Havia portanto necessidade de executar emendas não só sempre que terminava uma bobine mas sobretudo porque o fio tinha frequentes defeitos, detectados por passagem entre os dedos, que obrigavam a rejeitar certos troços. A emenda era executada conforme a figura, sobrepondo as pontas a emendar e enrolando um arame mais fino. As extremidades eram espalmadas para melhor ancorarem a ligação. 
Todas as emendas eram ensaiadas através de um dispositivo de alavanca manobrado por um homem. Para mostrarem como o trabalho era em feito, diz Bigot, por vezes dois homens ao mesmo tempo forçavam a ligação até à rotura que ocorria a um ou outro lado do segmento da emenda.
Eis o provável aspecto final dos cabos, aqui numa fotografia tirada por ocasião da demolição em 1965 da Ponte de Tournon, a que já nos referimos e fora reconstruída em 1847. 	
Os cabos apoiam-se em 4 obeliscos de cantaria dois em cada margem sendo os da imagem os que ainda existem do lado do Porto. Apresentam a curiosidade de entre eles se ter construído a fachada de uma casa que servia de apoio aos funcionários da ponte. Neste desenho do projeto o remate da fachada difere do que existe atualmente.
Os cabos, 4 de cada lado, atravessam os obeliscos em janelas situadas logo abaixo dos capiteis, apoiando-se em cilindros de ferro fundido que permitiam algum movimento. Ligavam-se em seguida às amarras fortemente ancoradas em poços verticais cavados na rocha.
Na figura, parte do corte longitudinal em que esta disposição é bem visível. 
Pode também observar-se, em conjunto com a planta ao lado, a disposição do acesso lateral do lado do Porto.
Desde cedo, dúvidas quanto à segurança!
A Ponte Pênsil acabou de construir-se em 1843, mas deveria apresentar oscilações apreciáveis de tal modo que parece que não inspirava muita confiança.
A situação ter-se-á agravado quando em 1850 se dá o desastre na ponte de Angers e, logo em 1852, na Ponte de La Roche-Bernard, ambas do mesmo tipo (ver quadro acima).
Estes acidentes estão certamente na origem da determinação de proceder a cuidadosa verificação quanto à segurança da ponte. Em 1853 o diretor das obras públicas do Distrito do Porto é encarregado de realizar testes com vista à avaliação da capacidade da ponte, provas que levou a cabo nos dias 18 e 19 de Março e "em resultado das quaes se vê que a flexa do arco formada pelo cabo de suspensão não excederá, durante todo o tempo que a ponte esteve carregada, a 47 centímetros, e que o mesmo cabo, depois de feita a descarga, tornara imediatamente ao seu estado ordinário, sem que aparecessem ruinas em parte alguma da dita ponte".
Este despacho assinado por Fontes Pereira de Melo prossegue referindo deverem, portanto, desvanecer-se todas as dúvidas quanto à segurança mas que "…determina outrossim Sua Majestade a Rainha que o referido diretor proceda todos os anos a um minucioso exame da dita ponte…"
Em 17 de Janeiro de 1877 terminou a concessão da empresa construtora e foram efetuadas novas provas que se revelaram satisfatórias. Porém, as suspeitas continuavam e o Ministro da Obras Públicas António de Serpa Pimentel elabora a proposta de lei para a realização de "concurso para a construção de uma ponte metálica sobre o rio Douro, no local que se julgar mais conveniente em frente da cidade do Porto, para substituir a atual ponte pênsil."
No preâmbulo do mesmo projeto de lei entre outras razões uma de grande peso: "parte dos seus cabos de amarração estão contidos em cofres que não podem ser visitados… podendo dar-se o caso de que os fios de ferro tenham n'esses pontos sofrido mais ou menos oxidação, e perdido portanto, parte da sua resistência."
PONTE DE TRELIÇA
Treliça é uma estrutura de vigas conectadas entre si, em suas extremidades. As vigas normalmente usadas em construções consistem de escoras de madeira ou barras de metal. Esse tipo de estrutura é muito resistente, sendo utilizadas em pontes e telhados. Para analisar ou projetar uma treliça, é necessário determinar a força em cada um de seus membros. Uma maneira de fazer isso é usar o métododos nós. Como os membros de uma treliça plana são membros de duas forças retas situadas em um único plano, cada nó está sujeito a um sistema de forças que é coplanar e concorrente. Os efeitos são claramente demonstrados isolando-se o nó com pequenos segmentos do membro conectados. Ao usar o método dos nós, geralmente deve-se começar o balanço de forças em um nó que tenha pelo menos uma força conhecida e, no máximo, duas forças desconhecidas. O sentido correto da direção de uma força do membro incógnito pode, em muitos casos, ser determinado por inspeção visual. Em casos mais complexos, o sentido de uma força do membro incógnito pode ser assumido, seja em tração ou em compressão. Uma vez que uma força de membro incógnito é encontrada, deve-se utilizar a intensidade e sentido corretos no diagrama de corpo livre do nó subsequente. A fim de analisar um caso aplicado de esta metodologia de análise de vigas, neste trabalho propõe-se o estudo analítico de uma estrutura metálica, cujo sua estrutura é uma ponte levadiça com bases fixas e móveis, desprezando qualquer tipo de forças físicas, como a resistência do ar sobre as barras metálicas, somente o cálculo inicial de um projeto de forças de tração e compressão. Nesse sentido, foi projetada uma pequena ponte levadiça com ajuda de componentes eletromecânicos e automatizados para elevar e baixar a ponte, fazendo os estudos de forças em cima de cada nó da estrutura. Finalmente, a ponte aqui projetada pode ser adequadamente utilizada em áreas urbanas com transporte fluvial.
Pontes de treliça
Pontes cantiléver
O nome “cantiléver” vem do tipo de estrutura utilizada nessas pontes. São sustentações que devem estar apoiadas a uma estrutura sólida em apenas uma de suas extremidades. 
Para se estender no espaço, o tabuleiro dessas pontes deve se apoiar em vigas, que irão dissipar a energia gravitacional e cinética dos carros. Esse sistema é independente de cabos para o tabuleiro às vigas. Porém, grandes pontes cantiléver, projetadas para lidar com tráfego rodoviário ou ferroviário, necessitam do uso de treliças feitas de aço estrutural.
Como em qualquer ponte com tabuleiros suspensos, deve ser utilizado aço no sistema de protensão para evitar quaisquer rachaduras ou quebras na estrutura. As primeiras pontes cantiléver apareceram na século XIX, quando a necessidade de pontes mais longas surgiu para melhorar a infraestrutura ferroviária. 
Para solucionar o problema de comprimento, os engenheiros da época descobriram que a utilização de muitos suportes iria distribuir as cargas igualmente entre eles e ajudar a atingir o comprimento necessário.