História e Tipos de Pontes

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Pontes
A queda acidental de troncos sobre rios, com a consequente união de suas margens, foi provavelmente a origem das primeiras pontes do planeta. A feitura deliberada, pelo homem, de passagens quase tão rudimentares quanto essas, precedeu em milênios o surgimento das pontes de alvenaria.
Pontes são estruturas, construídas com diferentes materiais, destinadas à passagem sobre um rio, um braço de mar, um lago ou qualquer outro obstáculo, até mesmo uma simples depressão de terreno. Modernamente, dá-se o nome específico de viaduto às pontes que atravessam ruas e estradas de ferro e de rodagem. Os elevados, por sua vez, são estruturas erguidas em área urbana, para tráfego rodoviário ou ferroviário em nível superior ao solo. Há três tipos básicos de pontes: em viga, em arco e pênsil.
O acelerado desenvolvimento tecnológico registrado nas décadas que se seguiram à segunda guerra mundial abriu novas perspectivas para a construção de pontes, beneficiada por pesquisas e descobertas revolucionárias. Concretos ultra resistentes, obtidos com o acréscimo de resinas especiais; fibras de vidro ou silício de resistência muito maior que a do aço; fios de aço capazes de suportar pesos antes inconcebíveis: estes e outros recursos permitem prever uma total renovação das técnicas e qualidades das pontes do futuro.
Histórico
 Antes da descoberta dos metais, por volta de 5000 a.C., o homem já havia aprendido, imitando a natureza, a construir pontes em viga e suspensas, às quais tinha forçosamente de recorrer, pela necessidade de locomover-se e vencer obstáculos para obter alimentação e abrigo. Com esse fim, empregava os materiais que existiam a seu alcance: madeira e pedra. Com a idade do bronze e a substituição do nomadismo pela vida sedentária, o conforto e a durabilidade passaram a ser considerados na construção de pontes. Nas regiões de clima quente, como China, Índia, África e América do Sul, desenvolveram-se as pontes suspensas, representadas, em primeira solução espontânea, por uma corda que sustentava uma cesta, na qual o passageiro era transportado. Na Índia chegaram a estender-se dois cabos, pelos quais passava uma plataforma corrediça.
Na Mesopotâmia, por volta de 4000 a.C., foi construída uma verdadeira ponte em arco quando, no levantamento de uma empena, os tijolos e pedras deslizaram sem cair e tomaram aquela forma, depois aperfeiçoada no Egito (3600 a.C.), na Babilônia (2100 a.C.), na Grécia (450 a.C.), na Pérsia (350 a.C.) e em Roma (200 a.C.). A primeira ponte romana, feita de madeira, foi a "ponte das Estacas" (Pons Sublicius), construída sobre o Tibre no ano 621 a.C. Também no Império Romano tiveram origem as pontes de alvenaria, em que o aproveitamento das argamassas e o domínio técnico do arco chegaram a níveis nunca atingidos até então. Acrescentou-se a esses elementos a invenção de métodos seguros para a construção de fundações submersas, a que se podia aplicar a pozolana, espécie de cimento de origem vulcânica. Excelente exemplo é a ponte de Sant'Angelo, sobre o rio Tibre, em Roma, com mais de 1.800 anos de existência. Em outros casos, os alicerces eram de pedra pura, como os da ponte de Trajano, construída sobre o Danúbio entre os anos 104 e 105 da era cristã. Talvez a mais sólida ponte dos romanos, da qual ainda existem ruínas bem conservadas, é a do Diabo, em Martorell, Espanha, sobre o rio Llobregat, construída em 219 a.C. Também na Espanha existem duas outras obras no gênero, ambas romanas: o aqueduto de Segóvia e a ponte de Alcântara, em Toledo.
Na Idade Média, a construção de pontes assumiu papel significativo a partir do século IX. Diversificaram-se curiosamente suas funções: surgiram as pontes fortificadas, as que abrigavam lojas, capelas, oficinas, e acentuou-se o gosto pelos arcos ogivais, não apenas como reflexo das tendências arquitetônicas da época, mas também por sua facilidade de execução e segurança. Entre as mais famosas dessa época incluem-se a ponte de Avignon, França, concluída em 1188; a de Londres, em 1205; e a ponte Vecchio, de Florença, em 1345. Desde o fim do século XII, as viagens se tornaram mais perigosas. Por isso, as ordens religiosas, que desde a queda do Império Romano haviam assumido a tarefa de levar avante estudos e pesquisas sobre obras de engenharia, criaram irmandades dedicadas ao projeto e construção de pontes, como os Fratres Pontifices, na Itália; Frères Pontiffes, na França; e Brothers of the Bridge, na Inglaterra.
Pontes Suspensas (Pênseis)
Também chamada pendente, a ponte pênsil ou suspensa pode vencer distâncias ainda maiores que as em arco ou em viga, de até 2.100m. Seu tabuleiro é sustentado por cabos de aço cujas forças de tração tendem a aproximar os suportes das fundações. Os cabos são fixos em torres situadas nas extremidades da ponte. As primeiras versões foram feitas em madeira e corda.
Com o desenvolvimento tecnológico, os tirantes de corda transformaram-se em enormes cabos de aço. Mas o desenho continua dialogando com a nossa imaginação.
A ponte suspensa é apropriada para grandes vãos livres, pois ela permite máxima leveza e um “peso morto” mínimo. Um exemplo é a Golden Gate Bridge, com um vão livre de 1280 metros.
 
  
 
Em pontes suspensas de grande vão, a sobrecarga é quase desprezível em relação ao peso próprio. A viga de rigidez portanto pode ser relativamente esbelta, já que precisa resistir somente às flexões produzidas pelas possíveis desigualdades da sobrecarga ao largo do vão; a viga precisa não ser absolutamente rígida, para poder flexionar juntamente com o alargamento dos cabos. A “torre”, ao contrário, deve ter uma certa rigidez para poder resistir aos efeitos dinâmicos do vento.
A ponte pênsil funciona estruturalmente como um arco invertido, formado por um cabo (geralmente de aço de altíssima qualidade), que resiste à tração, ao invés de compressão.
A medida que diminui o vão e, consequentemente, as secções e o peso próprio, a importância da sobrecarga vai aumentando, fazendo com que a estrutura não pode manter a sua esbeltes, e com isto ela perde a sua maior vantagem (nestes casos, vale mais empregar outros tipos de estrutura, por exemplo o arco simples).
Outras pontes pênseis são a ponte George Washington, em Nova York, cujo vão é de 1.066m, ambas nos Estados Unidos, e a ponte de Brooklyn, também em Nova York, construída de 1869 a 1883 e desenhada pelo germano-americano John Roebling. Inaugurada em 24 de maio de 1883, foi na sua época a ponte suspensa mais longa do mundo. Cruza o East River de Nova York e une o populoso bairro do Brooklyn com Manhattan.
 
        
 
Não poderíamos esquecer de mencionar neste tópico a ponte Hercílio Luz, símbolo da Ilha de Florianópolis e com um vão central de 340 metros a quinta maior ponte pênsil do mundo, e a maior da América Latina.
    
 
Pontes em Arco
 Os romanos foram os primeiros grandes construtores de pontes. Todas as pontes romanas são em arco, estilo que dominou o mundo até o século XIX.
 O arco é uma forma maravilhosa, estável que funciona através de compressão. Toda a pressão sobre o topo do arco é transmitida para o solo, que resiste, reforçando as pedras que formam o próprio arco.
 Um arco é construído com uma série de pedras. Os franceses tinham uma técnica maravilhosa chamada “voussoir”, com pedras em cunha truncada na qual construía-se um arco falso de madeira similar ao arco definitivo, começava-se a pôr as pedras até o topo e quando a pedra do topo (chamada de pedra de fecho) estava no lugar retiravam-se os andaimes, o molde e a estrutura ficava no lugar sem cair.
 As pontes romanas mais incríveis eram os aquedutos, como a Pont du Gard (Nimes, França) formada por três blocos que se erguiam 47m acima do rio Gard ela ajudava a transportar a água por 49km. A técnica “voussoir” aplicada nos blocos inferior e intermediário foi aplicada com tal perfeição que não foi preciso utilizar argamassa, apenas a compressão mantém as pedras unidas há 2000 anos.
 
                    
                    Pont Du Gard – Nimes, França.
 
 “O maravilhosonas pontes romanas é o incrível sentido de gravidade. São obras que permanecem na paisagem com a mesma naturalidade que as montanhas. Funcionam sob compressão, não sob tensão. O trabalho sob compressão é como trabalho de pirâmide. E às vezes até tem argamassa, um componente fraco, mas trabalham sem ela. É só pedra sobre pedra. É um sentido de pureza e de conquista artística muito profundo.” Santiago Calatrava
 O Império Romano caiu no século V d.C. e com ele a arte de construir pontes. Só muitos séculos depois outro grande projeto foi empreendido. A lendária Ponte de Londres, sobre o rio Tâmisa, construída durante 33 anos no fim do século XII, era magnífica. Confusa, feia e desajeitada para os padrões romanos, mas ousada para a época. Com 284m, a ponte de Londres se ergueu sobre o Tâmisa com espantosos 19 arcos e pilares maciços com a metade da largura do vão dos arcos. Os pilares eram tão grossos que formavam um redemoinho perigoso no rio, passar por alí de barco era como vencer uma corredeira. Apesar dos revéses a ponte era enorme e vital. Abalvoada de vendedores, apartamentos sofisticados e até uma forca. Era uma fortaleza, foi a única ponte sobre o rio Tâmisa que durou 600 anos.
 
        
 
Finalmente em 1831 foi demolida e substituída pela movimentada nova ponte de Londres que nem de longe durou tanto. Ela afundou no Tâmisa e foi desmontada em 1968.
 A renascença traria os primeiros avanços na construção de pontes desde o Império Romano à medida que os arquitetos testavam maneiras de alongar os arcos. Os arcos ficariam cada vez mais refinados e cada vez mais arrojados na proporção. Um arco totalmente circular é muito seguro e, se você observar, os arcos romanos são assim. Conforme se quer abraçar maiores distâncias abre-se o arco cada vez mais e o risco de ruptura, no meio ou afastamento na base, aumenta. Mas aos poucos os construtores ficaram mais audaciosos e os arcos receberam uma proporção diferente, mais baixos e mais longos gradualmente.
 Muitas das grandes pontes de Paris foram construídas pelo engenheiro projetista Jean Rodolf Perronet que aperfeiçoou a ponte em arco de alvenaria. Perronet fez uma descoberta revolucionária sobre arcos, a pressão não é apenas para baixo é também lateral. Os pilares podiam ser bem mais finos, 1/5 dos pilares romanos, com contrafortes maciços para absorver a tensão de cada lado.
 Quanto mais chato o arco, maior a pressão. A tendência do arco é empurrar para fora. É preciso uma solução para cobrir essa pressão. Contrafortes maciços, montes maciços de pedra que irão neutralizar a tendência do arco de sair do lugar.
 Desde a antigüidade, a pedra era o único material viável na construção de um grande vão. No final do século XVIII tudo isso iria mudar. Em 1779, no interior industrial da Inglaterra, apareceu um novo material, o ferro fundido.
 A Ponte de Ferro, como era chamada, se estendia sobre o rio Severn na cidade de Coalbrookdale, provocando uma revolução em matéria de construção e projeto de pontes. Pequena,serena e delicada, ela é a precursora das enormes pontes de ferro e aço dos séculos XIX e XX, não apenas de pontes em arco, mas de vãos suspensos também.Uma ponte de ferro custeada por uma “forjaria” local mostrava o que o ferro fundido, mais forte, flexível e barato que a pedra, podia fazer. Ironicamente, embora apontassem para o futuro, elas eram “herigidas” como pontes do passado.
Esta ponte, construída sobre o rio Severn, entre 1777 e 1779, foi a primeira ponte de ferro da história e representa o início da construção industrial moderna.
 
 É uma ponte muito bela, se olharmos como trabalharam o ferro veremos que parece trabalho em madeira. A ponte é cópia da construção em madeira como se estivessem aprendendo a usar o material. A ponte, formada por 5 vigas arqueadas e 800 peças de ferro, parece um entalhe em madeira. Não contém uma única cavilha, apenas acessórios macho e fêmea e parafusos a mantêm fixa.
 No início a ponte de ferro era mais admirada como novidade do que como avanço tecnológico. Mas, quando foi a única a sobreviver a uma enchente do rio Severn, os engenheiros se interessaram.
Ponte de Viga Simples
 
 
 
 
A ponte de viga talvez seja o mais básico e comum tipo de ponte. Uma tora atravessando um riacho é um exemplo de uma ponte de viga na sua forma mais simples. Nos tipos modernos de pontes de viga de aço, os tipos mais comuns são as vigas de perfil I e as vigas caixas.
Se nós olharmos para uma secção de uma viga de perfil I, nós logo percebemos a origem do seu nome. A secção da viga toma a forma da letra de forma I. O plano vertical no meio é conhecido como teia, e o plano superior e inferior dispostos na horizontal são conhecidos como flange.
 
 
Uma viga caixa é muito parecida com a viga de perfil I, exceto é claro, por ela ter a forma de uma caixa. A viga caixa mais comum possui duas teias e duas flanges, mas às vezes ela pode possuir mais de duas teias formando assim uma viga caixa de câmara múltipla.
 Outros exemplos de viga são as viga Pí, por parecerem com o símbolo matemático e as vigas em forma de T. Como a maioria das pontes construídas em viga atualmente utilizam-se das vigas de perfil I e as vigas caixa, iremos pular estes tipos específicos.
Agora que sabemos as diferenças entre as viga I e as vigas caixas, vamos analisar as vantagens e as desvantagens de cada uma. As vigas I são  muito fáceis de projetar e construir e trabalha muito bem em quase todos os casos. Contudo, quando a ponte possui curvas, esse tipo de viga fica sujeito à forças de flexão conhecidos como torque. A adição de uma segunda teia á viga, confere estabilidade e resistência às forças de flexão, fazendo com que a viga caixa seja a melhor opção para pontes com curvas consideráveis.
As vigas caixas são mais resistentes e estáveis podendo vencer grandes distâncias e vãos maiores, onde as viga I não seriam fortes suficiente para resistir às forças de flexão. Contudo o seu projeto e construção são bem mais complicados, sendo necessários às vezes que humanos ou robôs sejam necessário para operar dentro de uma viga caixa.
Vão Típico: de 10 a 200 metros geralmente;
Maior vão do mundo: Ponte Costa e Silva, no Brasil, com um comprimento total de 700 metros e um vão máximo de 300 metros.
Exemplo:
Ponte Namihaya
Comprimento:1573 metros
Aço: 9,650
Completada:1994
Proprietário: Cidade de Osaka
Com um vão central de 250 metros é a maior ponte curva em viga caixa do Japão. Não só faz a ligação até a baía  de Osaka como está é uma das mais impressionantes pontes da baía.
 
  Ponte Treliçada
 
 
 
 A treliça é uma solução estrutural simples. Na teoria de projeto, os membros individuais de uma treliça simples são sujeitos somente a forças de tração e compressão e não a forças de flexão, Portanto, na maioria das vezes, as vigas de uma ponte treliçada são delgadas. As treliças são compostas de várias pequenas vigas que juntas podem suportar uma grande quantidade de peso e vencer grandes distâncias. Na maioria dos casos, o projeto, construção e erguimento de uma ponte treliçada é relativamente simples. Contudo, uma vez instaladas, as treliças ocupam uma grande quantidade de espaço em relação ás pontes de vigas, e em alguns casos podem servir de distração para os motoristas.
             Como as pontes de viga, há as treliças são simples e contínuas. O pequeno tamanho dos elementos individuais da treliça  a tornam uma ponte ideal para lugares onde grandes partes e secções não podem ser transportados nem erguidos e onde grande guindastes e equipamentos pesados não podem ser usados. Por causa que a treliça é inteiramente um esqueleto estrutural, a estrada pode passar tanto por cima como por dentro da treliça permitindo um espaço livre embaixo da ponte, algo que não seria possível em outros tipos de pontes.
 
                                 
 
               As treliças também são classificadas a partir do tipo básico de projeto. Os estilos de treliças mais comuns são a treliça tipo Warren, a tio Howe e a tipo Pratt.A treliça Warren é talvez a mais comum quando se necessita  de uma estrutura simples e contínua. Para pequenos vãos,  não há a necessidade de se usar elementos verticais para amarrar a estrutura, onde em vãos maiores, elementos verticais seriam necessários para dar maior resistência. As treliças do tipo Warren são usadas para vencer vãos entre 50 e 100 metros.
 
                                         
 
                A treliça Pratt é facilmente identificada pelos seus elementos diagonais que, com exceção dos extremos, todos eles descem e apontam para o centro do vão. Exceto aqueles elementos diagonais do meio próximos ao meio, todos os outros elementos diagonais estão sujeitos somente à tração, enquanto os elementos verticais suportam as forças de compressão. Isto contribui para que os elementos diagonais possam ser delgados, fazendo com que o projeto fique mais barato.
                A treliça Howe é o oposto da treliça Pratt. Os elementos diagonais estão dispostos na direção contrária do centro da ponte e suportam a força de compressão. Isso faz com que os perfis metálicos necessitem ser um pouco maiores, tornando a ponte mais cara quando construída em aço.
Vão Típico: de 40 a 500 metros geralmente.
Maior vão do Mundo: Ponte do Quebec, no Canadá, com um comprimento total de 863 metros e um vão central de 549 metros.
Exemplo:
Ponte 2nd Mameyaki
Comprimento: 251 metros
Aço: 1,011
Completada: 1989
Proprietário: Prefeitura de Saitama
A foto a seguir mostra o nítido contraste da ponte com o seu entorno devido basicamente à sua cor, um amarelo brilhante. Durante os períodos da primavera este espetáculo torna-se ainda mais fascinante pois se mistura com os amarelos, vermelhos e laranjas das árvores.
 Estrutura Rígida
 
 
           
 	
As pontes de estrutura rígida também são conhecidas como pontes de Cantiléver. Em uma ponte de viga comum, as vigas e os pilares são elementos separados. Entretanto, a ponte de estrutura rígida é uma em que as vigas e os pilares são uma única estrutura sólida.
 
As seções dos elementos estruturais de uma Estrutura Rígida são geralmente em perfil I ou com perfil caixa, e o seu projeto e cálculo são mais complicados que de uma ponte de viga comum. A junção do pilar e da viga pode ser muito difícil de fabricar e requer conhecimento e atenção nos detalhes de encaixe.
             Há muitas possibilidades de formas de estrutura rígida, contudo os estilos mais usados atualmente são o em forma de Pi, o estaqueado e o em forma de V.
             O tipo estaqueado é particularmente utilizado para travessia de rios e vales, pois os pilares são fixados em ângulo, o que permite uma travessia bem maior sem a necessidade de se construir fundações no meio do rio ou se colocar pilares nas partes altas dos vales.
 
 
 
            O em forma de V torna mais eficiente o uso das fundações, pois cada pilar em forma de V, proporciona à ponte dois pontos de apoio para suportar a viga, reduzindo com isso o numero de fundações e criando um perfil menos desordenado e mais limpo.
 
 
 
 
As estruturas em forma de Pi são normalmente usadas como pilares e suportes para auto estradas dentro das cidades. A estrutura passa uma estrutura suporta o trânsito por cima e ao mesmo tempo permite o tráfego passar diretamente por baixo da ponte.
 
 
  Construção
As matérias-primas das pontes variam de acordo com os materiais disponíveis, as funções a serem preenchidas e sobretudo o estágio de desenvolvimento dos meios de produção no grupamento humano ou sociedade em que a obra é projetada. Dependem também não só desses elementos, mas igualmente dos padrões estéticos de cada cultura, época ou região, os resultados alcançáveis em termos de segurança, utilidade e beleza.
O ferro só começou a predominar como material no século XIX, simultaneamente ao desenvolvimento do transporte ferroviário na Europa e nos Estados Unidos. No final do século, a construção de pontes passou a ter no aço a principal matéria-prima, a que se acrescentou a descoberta do cimento armado, de importância enorme para a engenharia nas décadas seguintes. Entre 1882 e 1889 ergueu-se em Forth, na Escócia, a grande ponte Firth, em viga de cantiléver. Dessa época em diante, acelerou-se o desenvolvimento da engenharia e da construção de pontes, com o domínio científico da resistência dos materiais e o concurso de novas técnicas, como o concreto protendido, no qual as barras de aço são previamente distendidas para comprimir os outros materiais e lhes dar, assim, maior elasticidade e resistência.
Tornou-se depois comum a combinação do aço com o concreto armado (ou o protendido) na execução de uma mesma obra, sobretudo quando esta, por suas grandes dimensões e características variáveis -- como na altura e na extensão dos vãos -- requer uma distribuição mais diversificada das propriedades de rigidez, flexibilidade e peso dos materiais. É o caso da ponte Presidente Costa e Silva, conhecida como ponte Rio-Niterói, no Rio de Janeiro, com 13.900m e três vãos centrais, o maior deles com 300m. É do tipo de viga composta de seção retangular.
As pontes Incas
Para os incas, passar sobre vales e por desfiladeiros não era tarefa difícil. Eles fabricavam pontes suspensas feitas de fibras vegetais de sisal, algodão, gramíneas, arbustos e materiais retirados de animais, como a lã que entrelaçadas eram resistentes e seguras.
No século XVI, quando os espanhóis invadiram a região e se depararam com as pontes, ficaram espantados com a distância entre as extremidades das pontes. Tentaram de várias maneiras fazer pontes iguais as dos incas, mas se frustraram.
Somente no século XVIII com o ferro e o aço é que os espanhóis construíram pontes suspensas, mas eram semelhantes, não iguais às pontes incas.
Curiosidades. 
A maior ponte do mundo é a Causeway do lago Pontchartrain nos EUA, com 38.422 metros de comprimento.
E a segunda maior ponte de mundo também localizada nos EUA é a Ponte do Pântano Manchac, com 36.000 metros de comprimento. 
A ponte mais alta do mundo Millau, localiza-se na França contendo 2.460 metros de comprimento à 343 metros de altura, pesando 400.00 toneladas. É capaz de resistir a ventos de 210 km/h, custou 300 milhões de euros.