A ponte estaiada é um tipo de estrutura em que as cargas do tabuleiro – onde passam veículos e pedestres – são transferidas por uma série de cabos tensionados ancorados em uma torre vertical. Essa torre em forma de mastro, por sua vez, transfere as cargas para as fundações, promovendo estabilidade e segurança estrutural ao conjunto.
Esse método construtivo permite obter pontes extensas com visual arrojado, que normalmente as torna cartões postais nos locais onde são construídas. Além de seu diferencial estético, essas pontes oferecem uma solução técnica eficiente para vencer grandes vãos e são amplamente utilizadas em áreas onde a construção de pontes tradicionais pode ser impraticável ou custosa.
Mas de onde vem o nome ponte estaiada? Na verdade, ele deriva do método construtivo utilizado nesse tipo de estrutura. O termo “estaiada” refere-se aos cabos de aço tensionados que sustentam o tabuleiro da ponte, conectando-o às torres verticais. Esses cabos, chamados de estais, são responsáveis por suportar o peso da ponte e transferir as cargas para as torres e, posteriormente, para as fundações.
O uso dos estais é uma característica distintiva das pontes estaiadas em relação a outros tipos de pontes.
Pontes estaiadas: como são projetadas e construídas
As pontes estaiadas são estruturas pensadas e desenvolvidas desde o século 16, na Itália. As versões modernas, no entanto, só ganharam escala após a Segunda Guerra Mundial, com a construção da Ponte Strömsund, na Suécia, entre 1953 e 1955.
Hoje, as pesquisas e o repositório de conhecimento sobre essas estruturas já são amplamente difundidos no mundo. Veja a seguir os detalhes do ciclo de construção de uma ponte estaiada.
Planejamento e projeto
A construção de uma ponte estaiada começa com um extenso planejamento e projeto, que levam em consideração uma série de fatores, incluindo a topografia do local, o ambiente circundante, o tráfego esperado e as cargas estruturais que a ponte terá que suportar.
O projeto passa, de modo geral, pelas seguintes etapas:
- Cálculo de carregamentos;
- Análise estrutural global;
- Análise dos diagramas de forças resultantes;
- Análises de esforços sísmicos;
- Projeto do tabuleiro;
- Projeto do mastro;
- Projeto dos cabos e ancoragens;
- Análise da etapa construtiva;
- Substituição e ruptura de cabos;
- Análise de esforços de vento;
- Análise de esforços sob uso;
- Projeto das fundações.
Elementos estruturais
Os principais componentes de uma ponte estaiada são:
- As torres, mastros ou pilares são o principal ponto de apoio da ponte, de onde os cabos de sustentação são ancorados. Podem ter seção em I, H, A, Diamante, Y invertido ou X.
- Os estais (cabos de sustentação) são elementos tracionados, dispostos em formato de leque ou de harpa, que conectam os tabuleiros à torre onde estão ancorados, distribuindo as cargas da estrutura.
- O tabuleiro da ponte constitui a área para tráfego de veículos e/ou pedestres, e pode ser constituído por uma série de seções de concreto (ou de steel deck).
- As fundações recebem as cargas dos mastros e as distribui no solo.
As pontes estaiadas podem ser construídas com estais dispostos simetricamente em dois lados do mastro, ou de apenas um lado. Pode ser composta, também, por vários mastros para que se transponha uma extensão maior no terreno.
Materiais utilizados
Os materiais mais comumente utilizados na construção de pontes estaiadas incluem concreto armado, aço de alta resistência, cabos de aço e, em alguns casos, compósitos. A escolha do material depende de uma série de fatores, incluindo a durabilidade, a resistência, o custo e a disponibilidade. O concreto armado é frequentemente usado para construir o tabuleiro da ponte e os mastros devido à sua resistência à compressão. O aço de alta resistência é usado para os estais, que são cruciais para a estabilidade da ponte.
Análise estrutural e cargas
Esta etapa do projeto de pontes estaiadas é bastante complexo, uma vez que envolve a análise de esforços de diferentes naturezas (tráfego de veículos, vento, terremotos) em estruturas com geometrias desafiadoras (tabuleiros curvos, grandes vãos).
A partir dos estudos técnicos iniciais e da determinação da forma da ponte, os calculistas abordam o projeto sob quatro perspectivas: análise da fase construtiva; análise estática; análise dinâmica; e verificação de estabilidade.
Construção
A construção de pontes estaiadas geralmente segue o método de balanço sucessivo, começando com a execução da(s) torre(s) e das ancoragens dos estais. Após a construção da torre, um cabo e uma seção do tabuleiro são construídos sequencialmente em cada direção. Cada seção do tabuleiro é pré-tensionada antes de prosseguir. O processo é repetido até que as seções do tabuleiro se encontrem no centro, onde são conectadas.
Manutenção
A manutenção adequada das pontes estaiadas é um aspecto crucial para garantir sua segurança e desempenho ao longo do tempo. Uma prática recomendada internacionalmente é realizar a verificação regular das forças em cada um dos estais para garantir que estejam de acordo com o projeto original. Geralmente, essa verificação é realizada a cada dois anos após a construção da ponte. Posteriormente, ocorre uma nova verificação entre o sexto e oitavo ano, seguida por verificações a cada dez anos.
Pontes estaiadas no Brasil
A construção de pontes estaiadas no Brasil tem ganhado destaque nas últimas décadas devido à sua eficiência estrutural e apelo estético. Essas pontes são projetadas e construídas utilizando técnicas avançadas de engenharia, materiais de alta resistência e tecnologias inovadoras.
Ponte Octávio Frias de Oliveira
Ponte estaiada localizada na cidade de São Paulo. Ela cruza o Rio Pinheiros e conecta a Avenida Jornalista Roberto Marinho à Marginal Pinheiros. A ponte possui duas pistas estaiadas em curvas independentes de 60° que cruzam o rio Pinheiros, sendo a única ponte estaiada do mundo com duas pistas em curva conectadas a um mesmo mastro. Sua construção começou em novembro de 2005 e foi inaugurada em maio de 2008.
Ponte Anita Garibaldi
Com uma extensão de 2,8 km, a ponte na cidade de Laguna, em Santa Catarina, possui um trecho estaiado de 400 metros e um trecho em curva de 2,4 quilômetros. Sua largura abrange aproximadamente 25 metros. É a primeira ponte estaiada em curva suspensa por um plano de estais. O projeto da ponte utilizou técnicas inovadoras de construção, como a introdução de uma treliça lançadeira (BERD), importada de Portugal, que possibilitou a execução de cada trecho da ponte em apenas quatro dias, quando o prazo inicial previa uma semana para cada segmento.
Ponte Jornalista Phelippe Daou
Mais conhecida como Ponte Rio Negro, é uma impressionante estrutura que cruza o rio Negro, ligando as cidades de Manaus e Iranduba, no Amazonas. É atualmente a maior ponte estaiada do Brasil. Sua seção suspensa por cabos no vão central possui 400 metros de comprimento, enquanto a largura total da ponte é de 20,70 metros no trecho convencional e 22,60 metros na parte estaiada. O mastro central sustenta dois vãos de 190 metros em cada direção. Com um formato em losango, a estrutura é dividida em três partes: um cone invertido abaixo do tabuleiro, um cone acima do tabuleiro e o topo do mastro. Essa configuração aerodinâmica foi adotada para minimizar o atrito com o vento e evitar a ocorrência de ressonância ondulatória.
Ponte Estaiada do Sesquicentenário Mestre João Isidoro França
Foi projetada em comemoração aos 150 anos da cidade de Teresina, no Piauí. Inaugurada em março de 2010, essa ponte tornou-se um dos pontos turísticos mais importantes da capital piauiense. Com uma extensão de 363 metros, ela é composta por seis vãos, sendo três construídos por meio do método de balanço sucessivo e outros três utilizando o processo convencional. A ponte é suportada por 35 estais. Um destaque especial é o mastro único utilizado para o estaiamento, que abriga um mirante a uma altura de quase 100 metros.
Ponte Newton Navarro
Estrutura localizada na cidade de Natal, no Rio Grande do Norte. Ela desempenha um papel fundamental ao conectar os bairros da Zona Norte de Natal e os municípios do litoral norte aos bairros da Zona Leste de Natal, litoral sul e outras regiões da cidade, atravessando o Rio Potengi. Possui aproximadamente 2,713 km de extensão, sendo cerca de 500 metros sustentados por cabos de aço presos a dois blocos centrais de 110 metros de altura, enquanto o restante é suportado por vãos convencionais. A altura da pista no vão central atinge 55,10 metros, equivalente a um prédio de 18 andares. A ponte é sustentada por 144 estais.
Pontes estaiadas no mundo
A construção de pontes estaiadas tem se tornado uma tendência global, com vários países ao redor do mundo investindo nesse tipo de estrutura. Essas pontes são apreciadas por sua combinação única de funcionalidade e beleza arquitetônica.
Viaduto de Millau
Ponte estaiada de múltiplos vãos concluída em 2004, atravessa o desfiladeiro do vale do Tarn, no sul da França. Projetada pelo engenheiro Michel Virlogeux e pelo arquiteto Norman Foster, é a ponte mais alta do mundo, com uma altura estrutural de 336,4 metros (topo do mastro P2). A plataforma rodoviária tem 2.460 metros de comprimento e 32 metros de largura, compreendendo oito vãos, sendo os seis vãos centrais medindo 342 metros e os dois vãos externos medindo 204 metros. A ponte é suportada por sete mastros. Em cada um deles são ancorados 11 pares de estais.
Ponte Arthur Ravenel Jr.
Ponte estaiada sobre o rio Cooper, na Carolina do Sul, EUA, ligando o centro de Charleston a Mount Pleasant. Com um vão principal de 471 metros, é a terceira ponte estaiada em comprimento entre as Américas. A ponte foi inaugurada em 2005, um ano antes do prazo e dentro do orçamento. Possui duas torres em forma de diamante, cada uma com 175 metros de altura, e o tabuleiro fica suspenso a 57 metros acima do rio por 128 cabos individuais. A estrutura da ponte é projetada para resistir a furacões, terremotos e colisões de navios, e inclui uma ciclovia e uma passarela para pedestres.
Centennial Bridge
Ponte que atravessa o Canal do Panamá, foi construída para complementar a congestionada Ponte das Américas e substituí-la como rota da Rodovia Pan-Americana. Ao ser inaugurada em 2004, tornou-se a segunda travessia permanente do canal. Projetada para resistir a terremotos, a ponte estaiada conta com um vão principal de 420 metros e duas torres de 184 metros de altura.
Ponte Erasmo
Também chamada de Erasmusbrug, essa ponte estaiada basculante atravessa o rio Nieuwe Maas, no centro de Rotterdam, nos Países Baixos. Inaugurada em 1996, a ponte foi nomeada em homenagem a um proeminente humanista cristão renascentista também conhecido como Erasmo de Roterdã. Com uma torre assimétrica de 139 metros de altura, a ponte é conhecida como “O Cisne”. Possui uma seção basculante de 89 metros de comprimento para a passagem de navios. A Ponte Erasmus é o marco mais importante de Roterdã e faz parte do logotipo oficial da cidade.
Puente de la Mujer
Essa ponte de pedestres no bairro de Puerto Madero, em Buenos Aires, Argentina, é um projeto do arquiteto espanhol Santiago Calatrava, mesmo autor do Museu do Amanhã, famoso ponto turístico carioca. A ponte estaiada é do tipo trave em balanço, que gira 90 graus para permitir a passagem de embarcações. Seu mastro de aço com núcleo de concreto tem um característico formato de “agulha”, com cerca de 34 metros de altura e 39° de inclinação. Nele se ancoram 19 estais que sustentam o vão central.
Conclusão
As pontes estaiadas são estruturas arrojadas e eficientes que utilizam cabos de sustentação tensionados para transferir as cargas do tabuleiro para torres verticais. Essas pontes oferecem soluções técnicas eficientes para vencer grandes vãos, tornando-se marcos arquitetônicos e cartões postais nos locais onde são construídas.
O planejamento e projeto minuciosos, a escolha dos materiais adequados e a análise estrutural são etapas fundamentais na construção dessas pontes. Além disso, a manutenção regular é essencial para garantir sua segurança e desempenho ao longo do tempo.
As pontes estaiadas, no Brasil e no mundo, representam exemplos notáveis desse tipo de estrutura, combinando funcionalidade e beleza arquitetônica.
