O que é uma ponte estaiada

Prévia do material em texto

O que é uma ponte estaiada?
Tipo de ponte suspensa por cabos de sustentação que partem diretamente de um mastro e vão até o tabuleiro da ponte. A ponte estaiada é uma alternativa intermediária entre uma ponte pênsil, que requer maior estrutura de cabos, e uma ponte fixa que requer uma estrutura de sustentação mais cara e elaborada. Existem basicamente dois tipos de pontes estaiadas: Tipo harpa: quando os cabos partem paralelos a partir do mastro, de modo que a altura do ponto de fixação do cabo no mastro é proporcional à distância do ponto de fixação deste cabo no tabuleiro. Tipo leque: os cabos de sustentação partem do topo do mastro.
Histórico 
A ideia de se construir pontes estaiadas não é algo contemporâneo, até mesmo Leonardo Da Vinci já havia feito rabiscos de um sistema muito semelhante no passado. As construções mais antigas já documentadas são a de autoria do carpinteiro alemão Löscher, com 32 metros e em madeira, do ano de 1784; e a do Rio Tweed, na Escócia, com quase 80 metros de vão. Esta segunda marcou a história, pois não resistiu à força dos ventos e ruiu. Foi por causa desse acidente e de outros seguintes que muitos engenheiros passaram a considerar a construção de pontes pênseis como a alternativa mais confiável.
Passado o tempo, em 1899, o francês A. Ginclard provou, com seus diversos trabalhos, que pontes estaiadas eram, sim, uma boa ideia, apresentando inúmeras vantagens quanto à transmissão de cargas e à rigidez estrutural. Décadas depois, na América, o projeto do arquiteto italiano R. Morandi, na Venezuela, provou que era possível suportar tabuleiros feitos de materiais mais pesados do que madeira, como o concreto. Em 1967, o engenheiro H. Homberg utilizou pela primeira vez, na construção da Ponte Friederich Ebert, na Alemanha, a solução mais próxima da que é empregada e aceita nos dias de hoje – econômica, de fácil execução e com aparência harmoniosa.
Características
As pontes estaiadas são constituídas, basicamente, de um ou mais mastros, hastes de sustentação, tabuleiros e fundações. Explicando melhor, é um tipo de ponte sustentada por cabos, geralmente de aço, que partem de grandes pilares e vão até a uma base suspensa. Há dois tipos de direção para o qual os estais seguem: de “harpa”, onde saem paralelos a partir do mastro, de modo que a altura do ponto de fixação do cabo no mastro é proporcional à distância do ponto de fixação do mesmo no tabuleiro, na base; e de “leque”, onde partem todos, juntos, do topo do mastro.
Estrutura
Os elementos que constituem a ponte estaiada são:
Tabuleiro: é o grande vão, por onde se trafega. Tem-se a parte corrente que é a parte do tabuleiro que fica sobre os pilares (Figura 00). Nesta parte, o tabuleiro é divido em lajes que são concretadas sobre lajes pré-moldadas e que estas ficam apoiadas em vigas de concreto que percorrem todo comprimento do tabuleiro, que são as longarinas.
 figura 1 - Modelo de estrutura da parte corrente do tabuleiro.
Fonte:
Comportamento Estrutural – Tabuleiro
O tabuleiro atua principalmente na transferência local de cargas entre seus pontos de aplicação e os pontos de suporte dos estais. Os esforços de flexão não são elevados quando os cabos forem pouco espaçados, o que reduz a necessidade de seções do tabuleiro com elevada rigidez à flexão.
O tabuleiro também é responsável pela transmissão da componente horizontal de força nos cabos.
A participação do tabuleiro no equilíbrio das cargas verticais pode ser simplificada e dividida em três parcelas:
1. Transferência de cargas entre os pontos de suporte dos estais.
2. Auxílio ao sistema de cabos no equilíbrio global 
3. Distribuição de forças concentradas entre os estais.
Na parte estaiada, suspensa pelos estais, o tabuleiro é composto por lajes de concreto protendido (concreto armado acrescentado de cordoalhas) ou de aço O concreto protendido possibilita uma maior resistência a esforços de tração e flexão que o concreto armado comum.
O tabuleiro transfere os esforços, que seu peso e demais cargas locais causam, para os pontos de ligação, onde os estais são fixados no tabuleiro, e para os pilares (TORNERI,2002). O tabuleiro deve ser um elemento resistente à flexão, que seu próprio peso e demais cargas provocam.
 Figura 2- tabuleiro de ponte sendo montado 
Fonte: gloogle imagens
Estais
 cabos de aço galvanizado, em que cada cabo é engraxado e protegido por uma capa de plástico. O conjunto desses cabos (cordoalha) fica dentro de um tubo de plástico mais denso. Todo esse sistema protege os cabos da corrosão, fogo, sol, chuva e até vandalismo.
Eles suportam o tabuleiro, para que este não se flexione, recebendo as cargas transmitidas pelos pontos de ancoragem. Também contribuem para o equilíbrio entre o vão central e os vãos laterais.
Para tabuleiros rígidos, o sistema de cabos não é tão solicitado quanto o próprio tabuleiro para combater a sua flexão, nesse caso geralmente utiliza-se poucos estais. Se o tabuleiro for relativamente menos rígido, é necessário mais cabo, pois estes contribuirão mais do que o tabuleiro. Essa desproporcionalidade se dá conforme a evolução da primeira geração de pontes estaiadas até a geração atual, que tende a ser mais leve (MATHIVAT, 1994 apud TORNERI, 2002, p.8).
Figura 3- estais ponte Niltow Narravo
Fonte: gloogle imagens
Torres
 suportam o sistema de cabos e transferem suas cargas para os pilares secundários e fundações. Podem ser feitas de concreto ou aço, a escolha depende de fatores como solo, estabilidade durante a construção, mão de obra (TORNERI, 2002). Sua estrutura é sujeita à flexão pelos cabos, sua rigidez deve combatê-la e depende da carga que vêm dos cabos, como também da organização dos cabos.
Comportamento Estrutural – Torre
No caso de sistemas de cabos em harpa, que são sistemas instáveis, as cargas assimétricas entre os vãos central e lateral podem ser equilibradas pela flexão longitudinal da torre ou do tabuleiro. No entanto, a fim de se reduzir a deformabilidade do tabuleiro, deve-se prover a torre de elevada rigidez longitudinal à flexão, para que possa resistir aos elevados momentos 
fletores provenientes de cargas assimétricas.
Nas estruturas com sistemas de cabos em leque os estais de ancoragem conferem a o sistema grande rigidez longitudinal, uma vez que criam apoios elásticos para o topo da torre. Os momentos fletores longitudinais nela atuantes são reduzi dos já que grande parte dos esforços horizontais desequilibrados é transferi da diretamente ao cabo de ancoragem. Neste caso, a rigidez longitudinal das torres tem pequena influência no comportamento estrutural do conjunto.
figura 4- torre de ponte estaiada
Fonte: gloogle imagens
Métodos Construtivos
Depois de definido o objetivo da ponte, se é servir como autopista ou ferrovia e antes de escolher o método a ser utilizado, é preciso estudar o ambiente em qual ela será implantada. A resistência do terreno, por meio de ensaio e sondagens, onde serão feitas as fundações, regime (mudanças que ocorrem nos rios), profundidade e velocidade do rio. Influências dos ventos, se há riscos de terremoto e outros impactos. A partir desses estudos chega-se em conclusão dos materiais a serem utilizados, os dimensionamentos e por fim o método adequado. Segundo Fernanda, há três principais métodos para construção de estruturas estaiadas: cimbramento geral, consolos sucessivos e lançamentos progressivos (FERNANDA,2009).
 
Cimbramento
 Quer dizer estrutura de suporte provisório, apoios. Esse método é recomendável em locais de baixo nível, solo com boa resistência, onde não há estradas ou ferrovias cruzando a ponte e nem fluxo de água. São feitos pilares temporários que são desmontados após serem utilizados. Podem ser feitos de madeira, treliças ou vigas metálicas. Lembrando que a torre só é erguida e os estais ancorados após a construção do tabuleiro.
Consolos sucessivos
 Criado pelo engenheiro brasileiro Emilio Baumgart na construção da Ponte de Herval sobre o RioPeixe, em Santa Catarina. É indicado quando a altura da ponte em relação ao terreno for grande e em rios “violentos”. Nesse método a ponte é construída em pequenos segmentos, aduelas, que servem de suporte para construir o segmento seguinte. As aduelas podem ser pré-moldadas que são levantados por guinchos até a extremidade em balanço. Podem ser também feitas formas escoradas nas aduelas já construídas e após isso serem concretadas.
Este método deve ser bem controlado, pois ambos os lados devem aproximar do centro de forma simultânea. À medida que as aduelas vão sendo colocadas, deve-se fazer a ancoragem dos estais para suportar o peso de cada aduela.
Figura 5- aduelas em construção de ponte estaiada
Fonte: gloogle imagens
Lançamentos Progressivos: Nesse método constroem-se os pilares permanentes e provisórios, a superestrutura é feita na margem da obra e cada vão feito é empurrado para sua posição final (FERNANDA, 2009). Em consequência a estrutura sendo fica em balanço enquanto não chegue a apoiar nos pilares. Para diminuir esse balanço utilizam-se estruturas metálicas na extremidade e que alcancem os pilares. Após a construção do tabuleiro, os mastros são erguidos e os estais ancorados. Esse método é aconselhável para rios e vales profundos e de grande extensão
Comportamento Estrutural - Sistema de Cabos em Harpa
econômico é a melhor solução. A estabilidade da estrutura pode ser atingida em princípio por dois sistemas estruturais básicos: enrijecendo-se o tabuleiro e mantendo-se a torre esbelta ou o contrário. Se a torre possuir rigidez à flexão desprezível surgirão momentos fletores apenas no tabuleiro. No entanto, se a rigidez à flexão da torre for alta e o tabuleiro muito esbelto, os momentos fletores atuarão apenas na torre.
Do ponto de vista estrutural e 
 Figura 6- tipo de ponte 
 Fonte: gloogle imagens
figura 7- ponte estaiada tipo “harpa”
Fonte: gloogle imagens
Comportamento Estrutural - Sistema de Cabos em Leque
A força normal i ntroduzida no tabulei ro pelos cabos é menor no si stema em 
Devido à maior inclinação dos cabos em relação ao tabuleiro, devido a isso, o peso total dos cabos é significativamente menor do que no sistema em harpa. Devido à maior inclinação dos estai s (medi da em relação ao tabuleiro) no sistema em leque, a força existente no cabo para equilíbrio das cargas verti cais é menor e consequentemente a área de aço necessária para os estais é reduzida A flexão longitudinal da torre é reduzi da no sistema em leque, uma vez que aa componente desequilibrada de esforço horizontal pode ser transferida diretamente para o cabo de ancoragem, sem solicitar a torre. Os deslocamentos da torre e consequentemente do tabuleiro são inferiores no sistema em leque, quando comparados aos demais.
Figura 8- tipo de ponte
Fonte: gloogle imagens
Figura 9 – ponte estaiada tipo “leque”
Fonte: gloogle imagens
Comportamento Estrutural - Sistemas de Cabos com Suspensão Central
A presença de um 
sistema único de suspensão evita o cruzamento visual dos cabos, conferindo à ponte uma vantagem estética.
Os momentos torsores atuantes no tabuleiro, causados por cargas assimétricas, exigem uma seção rígida.
Referência 
PONTE ESTAIADA, Cultura Universidade Federal de Tocantins (UFT)
IIES- INSTITUTO ITAPETININGANO DE ENSINO SUPERIOR
ENGENHARIA CIVIL
PONTE ESTAIADA 
Emilayne Ribeiro
Greiva Guedes 
Pedro Antonio 
Rafael Oliveira
Juliana Cyrineu
Bárbara Rodrigues
Itapetininga/SP
2020