Estruturas estaiadas

Aplicações indicadas, tipos de ancoragem e de tabuleiros e principais métodos construtivos para uso de estais em pontes e passarelas

O uso de estruturas estaiadas para transpor obstáculos não é propriamente uma novidade. Pelo menos desde os anos 1940 pontes e passarelas sustentadas por cabos de aço (estais) são erguidas em todo o mundo para vencer médios e grandes vãos. Mas nos últimos anos, esse sistema construtivo vem apontando, no Brasil, como principal tendência para a construção de pontes e viadutos, em detrimento das pontes pênseis e fixas. As razões para isso vão desde a maior preocupação dos administradores públicos com o impacto estético desses grandes elementos na estética das cidades, ao aperfeiçoamento da tecnologia, que culminou em aços de alta resistência, estais e ancoragens mais avançados, bem como softwares que facilitaram e análise das estruturas.

No modelo estaiado, os esforços são absorvidos pela parte superior do tabuleiro, por meio de vários cabos que se concentram em uma torre apoiada em um bloco de fundação. A fixação dos cabos pode ser feita em forma de leque (com um ponto fixo no pilar), em forma de harpa (com cabos paralelos partindo de vários pontos do pilar) ou em forma mista.

 

João Luiz G. Silva

Ícone arquitetônico da capital paulista, a ponte Octavio Frias de Oliveira sobre o rio Pinheiros tem 144 estais, que consumiram 500 t de cordoalha de aço, numa extensão de 378 mil m. O projeto da ponte foi o primeiro a possuir duas pistas em curva, sustentadas por um mesmo mastro. Ao todo, a ponte possui 144 estais, cada um com dez a 24 cabos de aço, protegidos por tubos amarelos de polietileno al

 

O engenheiro Ubirajara Ferreira da Silva, projetista estrutural e vice-presidente da Associação Brasileira de Pontes e Estruturas, conta que, em geral, esse tipo de ponte é eficiente para vãos acima de 200 m, mas não é indicado quando o traçado da rodovia exige curvas acentuadas e rampas íngremes.

 

Para a pista de rolagem de veículos, as pontes estaiadas podem utilizar dois tipos de tabuleiros: os inteiramente em aço, formando uma placa ortotrópica (placa enrijecida de aço), e os de concreto. De acordo com o manual “Pontes e viadutos em vigas mistas”, publicado pelo Centro Brasileiro da Construção em Aço (CBCA), os tabuleiros de aço são muito utilizados para pontes que precisam vencer grandes vãos. Isso porque o tabuleiro de aço é mais leve. Já os tabuleiros de concreto substituem com vantagem os tabuleiros metálicos para pequenos e médios vãos, funcionando solidariamente às vigas metálicas e gerando as chamadas pontes mistas. Em pontes com vãos superiores a 1.500 m, os esforços transmitidos ao tabuleiro pelos estais passam a ser muito elevados. Para esses casos é mais recomendado o uso de pontes pênseis.

 

Evolução do sistema

 

Com o passar do tempo, as pontes e viadutos estaiados ficaram mais esbeltos e flexíveis. Inicialmente, essas obras de arte possuíam poucos estais muito espaçados, suportando tabuleiros rígidos. Em seguida as pontes começaram a apresentar um grande número de estais e o espaçamento entre eles diminuiu. Neste caso, o tabuleiro possui um comportamento similar a uma viga apoiada em apoios elásticos, conduzindo a uma baixa rigidez e à flexão do tabuleiro.

ANA NASCIMENTO/ABR

A ponte estaiada sobre o rio Paranaíba liga os municípios de Alencastro (MS) e Carneirinho (MG)

 

A evolução das pontes estaiadas fez com que essas obras de arte passassem a apresentar múltiplos estais chegando à suspensão total do tabuleiro, inclusive próximo às torres. Esse tipo de estrutura permitiu simplificar a transmissão dos esforços, bem como substituir os estais quando danificados, sem a necessidade de interromper a utilização da estrutura. Além disso, agregou facilidades construtivas, como a possibilidade de se erguer as pontes por balanços sucessivos.

 

O engenheiro Catão F. Ribeiro destaca vários fatores que distinguem as estruturas estaiadas das demais. Primeiro é a característica estética. De uma maneira geral, ela tem uma arquitetura requintada, atrativa ao gosto popular. Além disso, a obra estaiada está no estado da arte, ou seja, é a tecnologia mais sofisticada de projeto e construção de pontes do mundo. “Quando se faz uma ponte estaiada, equipara-se aos países do primeiro mundo na sua tecnologia de ponta”, disse o engenheiro que é sócio-diretor da Enescil durante a 4a edição do Congresso Brasileiro de Pontes e Estruturas, realizado este ano. Ainda segundo Ribeiro, outra explicação para o maior uso das estruturas estaiadas é que os problemas que este tipo de obra tinha no passado, como falta de hardwares e de programas de cálculo, estão sanados. “Os problemas que elas apresentaram de manutenção e durabilidade também foram resolvidos. Hoje uma ponte estaiada é a que exige menos manutenção que as outras, ela deve durar mais de 100 anos.”

 

A evolução não deve parar por aí. Ubirajara Ferreira da Silva conta que estudos importantes estão sendo desenvolvidos em todo o mundo, principalmente na China, Japão e Europa, no sentido de se chegar a vãos principais cada vez maiores. Apesar disso, por envolver tecnologia pouco explorada, altamente complexa, e dominada por poucas empresas, o custo de uma ponte estaiada pode chegar a ser três vezes mais elevado que o de uma ponte convencional.

 

 Componentes do sistema

As pontes estaiadas são formadas basicamente por: tabuleiro (composto, por sua vez, por vigas e laje), sistema de cabos (que suportam os tabuleiros), torres que suportam os cabos e os blocos ou pilares de ancoragem. Os principais métodos construtivos para viadutos e pontes estaiados são:

Thiago Guimarães/Secom

Estais aguardando para serem içados

 

1) Cimbramento geral – Fixo ou móvel, o cimbramento é usado quando a ponte está localizada em uma zona de baixo gabarito e com solo resistente.

 

2) Lançamentos progressivos – Nesse método a superestrutura é fabricada nas margens da obra e empurrada para sua posição final ao longo dos vãos, comportando-se como um balanço. Esta é uma solução competitiva quando se está na presença de rios ou vales profundos e obras de grande extensão, como o Viaduto Millau, no sul da França.

 

3) Balanços sucessivos – É o sistema mais utilizado e particularmente indicado quando a altura da ponte em relação ao terreno é grande, em locais sujeitos à correnteza forte e onde é necessário obedecer a gabaritos de navegação durante a construção. O método consiste na construção da obra em segmentos (aduelas) formando consolos que avançam sobre o vão a ser vencido. A cada nova aduela os estais correspondentes são protendidos de forma a suportar todo o seu peso.

 

Licitação

 

 

“Para que não ocorram contratempos na execução do projeto, o edital de licitação deve listar todas as especificações de materiais e serviços adequadamente. O contrato deve prever cláusulas contratuais rígidas a serem atendidas”, afirma Ubirajara da Silva. Deve-se exigir, por exemplo, que todos os projetos atendam às normas técnicas da ABNT.

Divulgação: DER-ES

Erguida com aproximadamente 1.700 t de aço e 8 mil m³ de concreto, a Ponte da Passagem em Vitória (ES) – a primeira ponte estaiada no País a empregar torres metálicas

Como forma de garantir o mínimo de qualidade na prestação dos serviços, tanto em relação ao projeto, quanto na execução, os contratantes normalmente exigem que a empresa/escritório tenha histórico comprovado de realização de obra estaiada. Esse ponto, aliás, é um gerador de polêmica. Há quem defenda que restringir as empresas com experiência prévia comprovada é fundamental para a perfeita execução da obra. Em São Paulo, inclusive, isso culminou na proibição da formação de consórcios pela Empresa Municipal de Urbanização (Emurb), no edital para a construção da ponte estaiada sobre o rio Pinheiros.

Entidades como o SindusCon-SP, porém, defendem que há dezenas de empresas de engenharia aptas a enfrentar com sucesso o desafio de executar esse tipo de obra sem terem feito uma ponte semelhante. Proibi-las de disputar sob alegação de complexidade seria restringir a concorrência. Uma solução meio-termo é utilizada nos editais do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte (DNIT), que exigem a qualificação técnica na construção de pontes estaiadas ou em pontes de concreto protendido executadas por balanços sucessivos.

Executar um projeto de ponte ou viaduto estaiado exige uma equipe de engenheiros com experiência e conhecimento técnico apurado. “Todas as fases de execução são importantes e merecem acompanhamento rigoroso”, diz Silva. Isso se aplica desde a execução das fundações das torres, à execução das aduelas do tabuleiro e disposição dos tirantes. O engenheiro destaca, ainda, outros três momentos críticos da execução de estruturas estaiadas aos quais o contratante precisa fiscalizar: o controle da resistência do concreto, o tracionamento dos estais e, finalmente, o controle das flechas do tabuleiro.

“As estruturas estaiadas são muito sensíveis ao erro de execução. Por isso, é fundamental que a construtora disponha de uma equipe de profissionais qualificada”, ressalta o vice-presidente da Associação Brasileira de Pontes e Estruturas. Entre as falhas que ocorrem com certa frequência, segundo o engenheiro, está a protensão malrealizada, que exige retrabalho e pode comprometer o andamento da obra.

 

Etapas de produção

A forma de execução muda de projeto a projeto, mas, em geral, pontes e viadutos estaiados são construídos conforme a seguinte sequência de eventos:

divulgação: DNIT
1º) Execução das fundações.

 

divulgação: DNIT
2º) Construção dos pilares permanentes e da estrutura provisória.

 

divulgação: DNIT
3º) Construção do tabuleiro. No caso da obra da foto, utilizou-se tabuleiro metálico. Mas é mais comum o uso de tabuleiro de concreto.

 

divulgação: DNIT
4º) Levantamento dos mastros.

 

divulgação: DNIT
5º) Instalação das caixas de ancoragem com guindaste.

 

divulgação: DNIT
6º) Levantamento dos cabos.

 

 

divulgação: DNIT
7º) Retirada das estruturas provisórias e execução de serviços de pavimentação.

 

 

 

 

Fonte:http://www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-tecnicas/10/estruturas-estaiadas-aplicacoes-indicadas-tipos-de-ancoragem-e-de-243545-1.asp

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