RELATÓRIO PONTES PÊNSEIS - ENTREGA 23-05-2019 (1)

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UNIVERSIDADE DE SOROCABA
PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO E ASSUNTOS ESTUDANTIS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
Diego Prando Paulino RA: 78054
José Vitor Laurentino dos Santos RA: 82821
Pedro Henrique Scardueli de Almeida RA: 83658
Renan Cristiano de Góes Oliveira RA: 83008
Ponte Pênseis
Sorocaba/SP
2019
Diego Prando Paulino RA: 78054
José Vitor Laurentino dos Santos RA: 82821
Pedro Henrique Scardueli de Almeida RA: 83658 
Renan Cristiano de Góes Oliveira RA: 83008
Pontes Pênseis
Trabalho técnico apresentado para a disciplina de Pontes e grande estruturas, como exigência de componente curricular do curso de Graduação de Engenharia Civil na Universidade de Sorocaba.
Orientador: Prof. Mauro José Solda 
Sorocaba/SP
2019
RESUMO
 O seguinte trabalho tem como objetivo apresentar, de forma detalhada as diversas características e definições das pontes pênseis, mostrando as principais construções feitas ao longo da história, todas as etapas de construção, os materiais utilizados, as vantagens e desvantagens e os tipos de patologias mais comuns. Possibilitando então que seja feito um estudo mais compreensivo de como e quando deve-se aplicar esse método da melhor maneira possível.
Palavras-chave: Ponte pênsil. Construção. Patologias.
SUMÁRIO
1	INTRODUÇÃO	5
1.1	Pontes Pênseis na historia	5
1.2	Características	5
1.3	Golden Gate Bridge	6
1.4	Akashi-Kaikyo	6
2	OBJETIVO	8
3	Desenvolvimento	8
3.1	Conceito de ponte pênsil	8
3.2	Diferença entre ponte pênsil e ponte estaiada	8
3.3	Vantagens e Desvantagens	9
3.3.1	Vantagens	9
3.3.2	Desvantagens	9
3.4	Distribuição das cargas	9
4	Métodos construtivos	11
4.1	Estágios da construção	12
4.2	Componentes estruturais	13
5	Conclusão	15
6	referências	16
INTRODUÇÃO
Pontes Pênseis na historia
O modo e o conceito de ponte pênsil como conhecemos hoje teve início no século XIX. Um dos primeiros exemplos desse tipo de construção são as pontes de Menai (fig. 1) e Cowny (inaugurada em 1826) no norte do País de Gales e na zona oeste de Londres. Desde então pontes como essas começaram a ser construídas em todas as partes do mundo. Esse tipo de construção de ponte foi a única encontrada para transpor grandes distâncias e não interferir no tráfego de barcos. 
No Brasil, as pontes pênseis foram construídas a partir do século 19.
Figura 1 – Menai Bridge – Páis de Gales
 Fonte: Google imagens (2015)
Características 
De acordo com Ivanisio de Lima Oliveira (2012) uma das principais características das pontes pênseis é sua sustentação por meio de pendurais apoiados em cabos de aço ou barras articuladas, estendidos em curva, apoiados sobre torres e ancoradas nas extremidades em rochas ou blocos maciços de concreto. Nessas pontes, é necessária a utilização de vigas de rigidez para evitar oscilações verticais do tabuleiro. Elas existem há mais de cem anos em diversos lugares do mundo, sendo as preferidas para vãos maiores que 600 metros. No entanto, também são construídas com vãos menores. A mais famosa é a Ponte Golden Gate, em São Francisco (EUA).
Golden Gate Bridge 
De acordo com a revista técnica “Engenharia e construção” (2012) a ponte tem 2737 metros de comprimento, 27 metros de largura, e as duas torres da ponte chegam à altura de 230 metros de altura. O tabuleiro fica cerca de 65 metros acima da água. A ponte Golden Gate, hoje em dia considerada uma das sete maravilhas do mundo moderno pela Sociedade Americana de Engenheiros Civis, foi projetada pelo engenheiro Joseph Strauss e a sua construção teve um custo de cerca de 20 milhões de dólares.
O comprimento suspenso da ponte Golden Gate é de 1966 metros, sendo a distância entre as duas torres da ponte 1280 metros. É destas torres que saem os cabos que suportam o tabuleiro suspenso da ponte. Cada cabo destes tem 92cm de diâmetro, sendo formado por 27572 cabos menores.
Figura 2 – Golden Gate Bridge
 Fonte: Google imagens (2015)
Akashi-Kaikyo 
De acordo com o site “Gigantes do mundo” (2015), a ponte Akashi-Kaikyo 
foi inaugurada em abril de 1998, após 10 anos de construção, com 3911 m de comprimento total e 1991 m de vão central, sendo assim a maior ponte suspensa do mundo.
A Akashi-Kaikyo possui três recordes: 
Vão mais extenso;
Ponte com torre mais alta, com 283m; 
Ponte mais cara (4,3 bilhões de dólares). O comprimento total de fios de aço usados na ponte é de 300 000 km, quantidade suficiente para dar 7,5 voltas ao redor da Terra.
Figura 3 – Ponte Akashi-Kaikyo
 Fonte: Google imagens (2015)
OBJETIVO
 O objetivo deste trabalho é descrever as principais características de conceitos técnicos, métodos construtivos e patologias mais frequentes em pontes do tipo pênsil.
Desenvolvimento
Conceito de ponte pênsil
 Ponte pênsil é uma ponte suspensa, sustentada por cabos ou tirantes de suspensão. Elas são feitas a partir de uma técnica construtiva que antecede a ponte estaiada.
 No Brasil, a maior ponte pênsil fica em Florianópolis (SC), a ponte Hercílio Luz, sendo a 132ª do mundo. A estrutura, de 1926, foi interditada há mais de 20 anos por má conservação e, atualmente, está sendo restaurada para que volte a ser utilizada para passagem de veículos. 
Diferença entre ponte pênsil e ponte estaiada
Tanto a ponte estaiada quanto a ponte pênsil, são tipos de pontes que utilizam cabos de aço para a sustentação da plataforma da ponte. A diferença entre os dois tipos consiste na disposição dos cabos de sustentação que, na ponte estaiada, partem diretamente de um mastro e vão até o tabuleiro da ponte, enquanto na ponte pênsil, os cabos principais partem de um mastro a outro formando uma parábola. Dos cabos principais partem os cabos de sustentação da plataforma, que são verticais e espaçados igualmente.
Figura 4 – Representação Ponte pênsil e estaiada
 Fonte: Google imagens (2015)
Vantagens e Desvantagens 
Pode-se citar diversas vantagens e desvantagem com relação aos outros métodos construtivos, algumas estão descritos conforme a seguir:
Vantagens
Consegue vencer grandes vãos sem necessidade de apoios intermediários;
Podem ser construídas em posições mais altas, permitindo a passagem de navios altos sem problemas sob a ponte;
Durante a construção, os suportes centrais temporários não são necessários e o acesso à construção não é feito por baixo. Isso significa que as estradas movimentadas e hidrovias não precisam ser interrompidas;
Desvantagens
As operações exigem equipamento e mão de obra especializada;
Controle de execução rigoroso;
Podem ser instáveis ​​em condições extremamente turbulentas. Assim, casos extremos requerem a interdição temporária da ponte;
Distribuição das cargas
 Uma ponte de suspensão é o tipo em que o tabuleiro (a porção de suporte para as cargas) fica pendurado, sendo sustentado por cabos de suspensão verticais, que agem como suspensórios. Assim, a tecnologia é relativamente simples:
São utilizadas torres verticais, que são a conexão da ponte com o solo. São elas que, verdadeiramente, suportam o peso do tabuleiro e do tráfego acima da ponte;
O peso do tabuleiro, ao invés de ser distribuído diretamente sobre as torres, é transmitido para elas por meio dos cabos de suspensão;
Há um cabo de longa extensão que liga uma torre a outra, e cabos secundários que se ligam ao cabo principal. Com isso, pode-se garantir uma maior distância entre cada uma das torres;
Esse sistema é muito utilizado em regiões montanhosas;
O tabuleiro deve ser construído com um excelente sistema de propensão, para evitar os riscos de quebra da estrutura de concreto.
 Por essas razões, essa ponte garante um ótimo sistema de dispersão de energia. O tabuleiro absorverá grande parte da energia dos movimentos dos carros, pois é uma estrutura com um certo nível de flexibilidade— devido ao sistema de protensão —, e os cabos transmitirão a energia para o solo, dissipando a energia. 
Figura 5 – Forças Atuantes
 Fonte: Google imagens (2015)
Métodos construtivos 
Pontes Pênseis ou suspensas possuem o tabuleiro contínuo, sustentando por vários cabos metálicos (pendurais) atirantados ligados a dois cabos maiores (ou barras articuladas) apoiados nas torres de sustentação e ancorados nas extremidades. Os cabos comprimem as torres de sustentação, que transferem os esforços de compressão para as fundações.
Figura 6 – Representação ponte pênsil
 Fonte: Google imagens (2015)
Usualmente construídas a partir dos cabos que são usados no transporte de peças e equipamentos como um “Teleférico”. 
O tabuleiro é construído em segmentos pré-moldados, é dependurado, segmento por segmento, nos cabos.
A continuidade do tabuleiro só é promovida após o lançamento de todos os segmentos.
Estágios da construção
1ª etapa - Construção dos mastros, pilares principais e blocos de ancoragem.
2ª etapa - Instalação dos cabos principais. 
3ª etapa - Inicio da instalação da viga enrijecedora do centro para o meio do vão. É quando o peso da viga é aplicado nos cabos principais ocasionando grandes deslocamentos e as juntas entre as seções da viga são, por esta razão, abertas para evitar momentos excessivos nas seções. 
4ª etapa - Instalação das vigas enrijecedoras nos vão laterais para reduzir os deslocamentos horizontais no topo dos mastros. 
5ª etapa - Colocação das peças de fechamento das vigas como os mastros.
6ª etapa - Fechamento de todas as juntas nas vigas enrijecedoras. Atualmente, o fechamento dessas juntas normalmente começa nas etapas 4 e 5, quando são ligadas as seções e colocadas na sua posição correta.
 Figura 7 – Estágios de construção de uma ponte pênsil
 Fonte: Gimsing (1983).
Componentes estruturais
• Vigas treliçadas: elementos longitudinais contraventados transversalmente que servem como suporte e distribuem as cargas provenientes de veículos. Servem como elementos integrantes do sistema lateral, assegurando a estabilidade aerodinâmica da estrutura; As vigas Treliçadas são um tipo de tabuleiro muito aplicado em pontes pênseis, por se caracterizarem como uma solução com rigidez de flexão e torção adequadas para as pontes suspensas por cabos. Além disso contribui no aerodinamismo dos elementos, permitindo a passagem de ventos pela estrutura, sem que este sofra oscilações que causem danos estruturais graves ou mesmo o colapso.
 Figura 8 – Vigas treliçadas
 Fonte: Google imagens (2014)
• Cabos principais: um grupo de fios paralelos que suportam as vigas treliçadas, transferindo as suas cargas para as torres principais, servindo também como elementos estabilizadores da estrutura; 
 Figura 9 – Tipos De cabos 
Fonte: Google imagens (2014)
• Torres principais: elementos intermediários entre a superestrutura e a fundação. Suportam os cabos e transferem os seus carregamentos para a fundação. Geralmente, a configuração das torres assume a forma de portais. Para que elas sejam econômicas, a sua dimensão em altura tem que ser reduzida, sendo definida pela mínima largura que mantenha a estabilidade da estrutura. Por outro lado, a altura também é influenciada pela deformação que o cabo irá sofrer devido ao seu peso próprio, ou seja, a configuração que o cabo irá assumir quando sujeito a toda a carga permanente.
 Figura 10 – Tipos de torres
Fonte: LOBATO - UEMS (2015) 
• Pendurais: elementos intermediários entre a viga treliçada e o cabo. Fazem a passagem entre a carga que é absorvida pelas vigas e a carga que é absorvida pelo cabo; 
• Ancoragens: blocos de concreto, que ancoram os cabos principais. Servindo por isso com apoios finais da ponte.
Conclusão
As forças principais em uma ponte pênsil são a tensão nos cabos e a compressão nos pilares. Como quase toda a força nos pilares é verticalmente para baixo e eles também são estabilizados pelos cabos principais, os pilares podem ser menores dimensionados.
Nesse tipo de ponte, no tabuleiro, cabos suspensos por torres sustentam o convés da estrada. O peso é transferido pelos cabos para as torres, que por sua vez transferem o peso para o solo.
Assumindo um peso insignificante em comparação com o peso do tabuleiro e dos veículos suportados, os cabos principais de uma ponte suspensa formarão uma parábola. Pode-se ver a forma a partir do aumento constante do gradiente do cabo com a distância linear, este aumento no gradiente em cada conexão com o convés, fornecendo uma força de suporte para cima. Combinado com as restrições relativamente simples colocadas no convés real, isso torna a ponte pênsil muito mais simples de projetar e analisar do que uma ponte estaiada, onde o convés está em compressão.
 	
referências
CARTMELL, Paul. Vantagens e Desvantagens de uma ponte suspensa. Nov, 2017. Disponível em: < https://www.ehow.com.br/consertar-rachaduras-piso-cimento-como_211995/>. Acesso em: 22 mai. 2019.
Constru-360. 1930: Construindo a Golden Gate Bridge - São Francisco, Califórnia. Mai, 2015. Disponível em: < https://constru360.com.br/1930-construindo-a-golden-gate-bridge-sao-francisco-california/>. Acesso em: 19 mai. 2019.
Diferença entre Ponte Estaiada e Ponte Pênsil. Disponível em: <https://www.ecivilnet.com/dicionario/diferenca-entre/ponte-estaiada-e-ponte-pensil.html>. Acesso em: 22 mai. 2019.
GIMSING, N.J. Cable Supported Bridges; Chichester : John Wiley, 1983. 
História do projeto e da construção da ponte. Disponível em: <http://goldengate.org/exhibits/portuguese/exhibitarea4a.php>. Acesso em: 18 mai. 2019.
Ponte Akashi-Kaikyo – O maior tabuleiro suspenso do mundo. Disponível em: <https://www.engenhariaeconstrucao.com/2011/11/ponte-akashi-kaikyo-o-maior-tabuleiro.html>. Acesso em: 18 mai. 2019.
OLIVEIRA, Ivanisio de Lima. Pênseis e Estaiadas. Revista Soluções Inovadoras. 2012.