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Avaliação teórica do comportamento estrutural de pontes suspensas por cabos de aço

RC: 26941
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CONTEÚDO

ARTIGO DE REVISÃO

CAMPOS, Pablo Kristian Trindade [1], PRATES, Patrícia Gomes [2]

CAMPOS, Pablo Kristian Trindade, PRATES, Patrícia Gomes. Avaliação teórica do comportamento estrutural de pontes suspensas por cabos de aço. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 04, Ed. 03, Vol. 02, pp. 133-147. Março de 2019. ISSN: 2448-0959.

RESUMO

As pontes suspensas são consideradas como uma das estruturas mais antigas da história da Engenharia Civil. Assim, a metodologia da construção de uma ponte suspensa tem uma imensa influência na concepção desta, sobretudo, na escolha do sistema estrutural e dos materiais estruturais. Desta forma, o presente trabalho visa estreitar o conhecimento teórico das situações praticas da engenharia. Para tanto, foi realizada uma análise da deformação dos cabos de sustentação de pontes suspensas a partir de uma revisão de literatura. Portanto, notou-se que para fazer um uso efetivo da construção com cabos em pontes suspensas, o projetista primeiramente necessita evitar que grandes deslocamentos e oscilações em cabos que aguentem sobrecargas (direção ou magnitude da forma muda com o tempo) e disponibilize uma forma de ancoragem eficaz para a enorme força de tração resistida pelos cabos.

Palavras-Chave: Aço Estrutural, Resistência dos Materiais, Teoria das Estruturas.

1. INTRODUÇÃO

A estrutura figura como o principal elemento de uma construção, sendo assim possui a função de proporcionar firmeza e estabilidade de uma obra, assim, cargas intensas e de direções diversas causam desacordos que carecem de avaliações. Por meio de uma analise estrutural são colocados em visibilidade possíveis conflitos existentes na estrutura, proporcionando a capacidade de contrastar esforços influentes fazendo uso de sistemas de ação e reação, comprovando o equilíbrio presente estrutura (ANDRADE, 2013).

Comumente as estruturas projetadas já possuem o objetivo de assegurar o desempenho da atribuição principal, não entrando em colapso ou sofrendo alguma espécie de deformação. Para tal, os engenheiros civis se deparam a todo instante com influências estruturais nas obras, como ações estáticas e dinâmicas associadas à outros efeitos. Neste caso, o dimensionamento dos elementos, que estarão formando a estrutura, é um aspecto determinante para que a eficiência do material seja aumentada, de baixo custo e de fácil manutenção (PFEIL; PFEIL, 2000).

Assim, conhecida por ser a fase do projeto onde é realizada a construção, a análise estrutural está explicita por variadas maneiras, especificamente por deformações, rupturas nas estruturas e vias de tensões. Essa constatação do desempenho estrutural da obra deve ser feita para prováveis fases de carregamentos e solicitações (MARTHA, 2010).

Na engenharia civil, os cabos que são feitos por fios de aço que, juntos, apresentam grande resistência, tendo uma estrutura com flexibilidade e tração maior do que a presente em barras rígidas de aço estrutural. Isso se explica devido à grande relação resistência/peso, os projetistas fazem uso de cabos para poderem montar estruturas de vão longo, incluindo pontes suspensas e coberturas sobre grandes arenas e salas de convenções dando uma maior segurança e acabamento (MARTINS, 2009).

Para tanto, foi realizada uma análise da deformação dos cabos de sustentação de pontes suspensas a partir de uma revisão de literatura, adotando os parâmetros basilares expostos pela Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT. E, com isso, estreitar o conhecimento teórico das situações práticas da engenharia.

2. DESENVOLVIMENTO

2.1 AÇO ESTRUTURAL

2.1.1 DEFINIÇÃO E UTILIZAÇÃO DO AÇO

Resultado da junção do elemento químico Ferro (Fe) com o Carbono (C) e outros componentes, o aço é nada mais é que uma liga metálica que se encontra em processo de aperfeiçoamento e expansão no que se refere a sua utilização em obras, haja visto que as principais propriedades do aço estão atreladas a sua composição (PFEIL; PFEIL, 2000). Aços com menor percentual de carbono (menos de 0,25%) não apresentam uma relevante dureza, além de não ser possível tratá-los termicamente. Aços que possuem um percentual médio de carbono (0,25% até 0,6%) carregam maior resistência, no entanto são menos dúcteis., já os aços com grande percentual de carbono (a partir de 0,6%) cristalizam maior resistência e consequentemente maior dificuldade de serem transformados em fios (FERRAZ, 2005).

Por apresentar uma grande flexibilidade na sua utilização, o aço se destaca como um produto essencial no cenário mundial, e enumera a lista de vantagens relacionadas a introdução dessa liga metálica no desenvolvimento da sociedade contemporânea (FERRAZ, 2005; ANDRADE, 2013).

A engenharia civil sempre está acompanhando as mudanças mundiais nas varias sociedades existentes em cada local, assim busca inovar para poder sempre estar em desenvolvimento associado a uma redução de custos e melhor eficiência na construção de suas obras. A busca constante por meios que atendam estes pilares, levou o cenário da construção civil a fazer uso do aço em suas varias atividades (MARTINS, 2009).

Atualmente, possuem cerca de 3 mil tipos de aço, dos quais existe uma parte destinada exclusivamente as especificidades determinadas para a construção civil. Neste campo, o aço pode ser utilizado de duas maneiras: nas edificações em suas estruturas, ou na forma de armaduras, complementando a estrutura de concreto armado (ANDRADE, 2013).

Nas grandes cidades, cada vez mais é escasso as áreas livres, o uso de estruturas metálicas é uma saída eficaz. As seções de pilares e vigas de aço são mais reduzidas do que as equivalentes em concreto, fato que implica uma melhor utilização do espaço disponível, aumentando a área útil do projeto, situação tão idealizada, principalmente em obras habitacionais (FERRAZ, 2005).

A viabilidade de se fabricar peças da estrutura mesmo que ainda durante o processo de fundições, a independência climática em relação as chuvas e a vasta quantidade de aço comercializado no mercado nacional podem causar uma redução de até 25% no tempo preciso para a execução e desenvolvimento de uma obra, em comparação ao período gasto caso fosse utilizado somente concreto em suas estruturas (FERRAZ, 2005).

2.1.2 PROPRIEDADES DO AÇO ESTRUTURAL

O aço estrutural possui em suas propriedades elementos de fundamental importância, sobretudo no campo que abrange as estruturas metálicas, cujo projeto e execução nelas se embasam. Não são exclusivas dos aços, porém, de forma semelhante, funcionam atrelados a todos os metais (FERRAZ, 2005).

Ao submeter uma barra metálica a um teste de resistência aplicando um esforço de tração crescente, esta apresentará uma progressiva deformação de extensão, ou seja, um alongamento no seu comprimento (PFEIL; PFEIL, 2000).

A propriedade do metal é a elasticidade, esta retorna à forma original, uma vez sendo removida a força externa atuante. Alguns materiais – como o ferro, por exemplo, sendo fundido ou o aço liga tratado termicamente – não deformam plasticamente antes da ruptura, sendo considerados materiais frágeis. Estes materiais não apresentam o patamar de escoamento (FERRAZ, 2005).

A propriedade inversa da elasticidade é a plasticidade, ou seja, do material não voltar à sua forma inicial após a remoção da carga externa, obtendo-se deformações permanentes. A deformação plástica modifica a estrutura de um metal, potencializando sua dureza. Este fenômeno é classificado como endurecimento pela deformação à frio ou encruamento (ANDRADE, 2013; OLIVEIRA; PIEROTT, 2016).

Ductilidade é o potencial que o material possui de se deformar sob a ação de cargas antes de se romper, assim se cristaliza sua grande importância, já que estas deformações constituem um aviso prévio à ruptura final do material, o que é de extrema importância para prevenir acidentes em uma construção, por exemplo. A fragilidade, oposto à ductilidade, é a característica dos materiais que rompem bruscamente, sem aviso prévio (MARTINS, 2009).

A capacidade de absorver energia mecânica em regime elástico é a resiliência, ou seja, a capacidade de restituir a energia mecânica absorvida. Já a tenacidade é a energia total, plástica ou elástica, que o material pode absorver até a ruptura. Dessa forma, um material dúctil com a mesma resistência de um material frágil irá requerer maior energia para ser rompido, portanto é mais tenaz (FERRAZ, 2005).

A fluência é uma propriedade apresentada pelo aço e metais em de forma geral. Ela acontece em função de ajustes plásticos que podem ocorrer em pontos de tensão, ao longo dos contornos dos grãos do material. Estes pontos de tensão aparecem logo após o metal ser solicitado por uma carga constante, e sofrer a deformação elástica (PFEIL; PFEIL, 2000).

Após esta fluência ocorre a deformação continua, levando a uma redução da área do perfil transversal da peça (denominada estricção). Tem relação com a temperatura a qual o material está submetido: quanto mais alta, maior ela será, porque facilita o início e fim da deformação plástica. Nos aços, é significativa para temperaturas superiores a 350°C, ou seja, em caso de incêndios (ANDRADE, 2013).

É relevante citar que a fadiga, é uma ruptura de um material sob esforços repetidos ou cíclicos. A ruptura por fadiga é sempre uma ruptura frágil, mesmo para materiais dúcteis (FERRAZ, 2005).

Por fim, a dureza é a resistência ao risco ou abrasão: a resistência que a superfície do material oferta à penetração de uma peça de maior consistência. Sua análise é indispensável nas operações de estampagem de chapas de aços (PFEIL; PFEIL, 2000).

2.1.3 VANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DO AÇO

Alívio na carga das fundações: Sendo uma liga metálica, o aço é aproximadamente cerca de 30% mais leve que o concreto, fato este que corrobora numa redução nos custos das fundações (FERRAZ, 2005).

Preservação do meio ambiente: As estruturas metálicas possuem menor agressividade ao meio ambiente, uma vez que diminuem o uso de madeira nas obras consequentemente a emissão de materiais particulados (PFEIL; PFEIL, 2000).

Precisão estrutural: enquanto nas estruturas de concreto a precisão é medida em centímetros, nas estruturas metálicas se utiliza o milímetro, causando um ganho na estrutura, por conta da redução da margem de erro (FERRAZ, 2005).

Retorno de investimentos: Reduzindo o tempo da obra e, esta diretamente provocando uma antecipação no prazo de entrega desta, deste modo obviamente o retorno dos investimentos realizados surgirão em menor tempo (MARTINS, 2009).

Fidelidade perante o cliente: reduzindo o tempo da obra, se aumenta a qualidade do resultado final por meio da redução dos impasses ocasionados por problemas estruturais, demonstrando preocupação com as consequências da obra diante do meio ambiente, o cliente mostra-se satisfeito com o produto recebido e assim existe maior possibilidade deste indicar o serviço que lhe foi prestado atraindo consequentemente novos clientes (ANDRADE, 2013; OLIVEIRA; PIEROTT, 2016).

O aço é somente mais uma opção existente no mercado, tendo capacidade de suprir as mesmas necessidades supridas pelo concreto. Abandonar completamente o uso de concreto em estruturas seria uma atitude totalmente radical, haja visto que essa é a forma de construção mais desenvolvida e multiplicada entre os cursos de Engenharia Civil e também mais aplicadas nas obras. A inserção do aço no mercado das estruturas é uma realidade, no entanto a sua admissão como unanimidade é um ideal um pouco distante, embora possível de se alcançar (ANDRADE, 2013).

2.2 PONTES

2.2.1 CONCEPÇÃO ESTRUTURAL

A ponte pode ser definida como uma forma de construção que possui a principal função de superar um obstáculo e manter o trefego de uma determinada via (MARTINS, 2009). A depender da espécie de obstáculo, a ponte pode receber divergentes denominações:

Ponte: Quando o obstáculo principal a ser superado faz parte do percurso de um lago, canal, ou seja, qualquer superfície que tenha abaixo corrente de água (SERAFIM, 2014).

Viaduto: Aqueles obstáculos a serem vencidos faz parte de um vale ou uma via, não possuindo liquido na parte abaixo da ponte.

A passarela é outra espécie de variação existente, esta é na verdade um viaduto ou uma ponte destinada exclusivamente para pedestres, e em algumas realidades também são utilizados por ciclistas. Quando temos uma ponte de grande extensão que necessita de um acesso, este recebe a nomenclatura de viaduto de acesso, empregado para que a inscrição na ponte pelo condutor seja o mais suave possível (SERAFIM, 2014).

Em termos estruturais, Oliveira e Pierott (2016) discorrem que uma ponte é dividida em Superestrutura, Mesoestrutura e Infraestrutura:

  • Superestrutura: consiste na parte útil da obra, por onde é trafegado, estruturalmente constitui-se as vigas e lajes, ao qual incube a função de receber as cargas da utilização e transmiti-las à meso e infraestrutura.
  • Mesoestrutura: Elementares na construção são estes os pilares que apoiam e recebem as cargas da superestrutura bem como as transmitem para a infraestrutura, este fator é determinante para a altura total da ponte.
  • Infraestrutura: Constituídas pela fundação, seja sapatas, tubulões ou estacas com blocos de coroamento, exerce a função de direcionar toda a carga da ponte para o solo.

Antes de dar início a um projeto referente a ponte é de total relevância que os principais requisitos que a obra deve possuir, a exemplo podemos citar a funcionalidade, estética, segurança, durabilidade e economia, já que estes figuram como fatores imprescindíveis para a definição da tipologia aplicada e para a construção ser totalmente otimizada (OLIVEIRA; PIEROTT, 2016).

Quanto à classificação das pontes, Serafim (2014) determina com base na seguinte forma:

  • Extensão do vão: pontilhões, pontes e bueiros.
  • Finalidade: rodoviária, ferroviária, passagem de pedestres, etc.
  • Durabilidade: permanentes ou provisórias.
  • Material de construção: madeira, concreto armado, aço, etc.
  • Esconsidade: retas, esconsas ou curvas.
  • Mobilidade dos tramos: levadiça, giratória, etc.
  • Tipo de construção: moldada in loco ou pré-moldada.
  • Sistema estrutural: em vigas contínuas, em laje, pênsil, estaiada, etc.

Estas não são as únicas classificações para as pontes, no entanto fator que possui maior importância é a escolha correta das características que serão embasadas no locar onde haverá a implantação (SERAFIM, 2014).

2.2.2 PONTES SUSPENSAS

2.2.2.1 EVOLUÇÃO DAS PONTES SUSPENSAS

As pontes suspensas são consideradas como uma das estruturas mais antigas da História da Engenharia Civil. Sua serventia certamente nasceu por meio da perspicaz observação da natureza e sua experimentação (OLIVEIRA; PIEROTT, 2016).

Embora estas estruturas terem sido construídas de modo arcaico e trabalhoso sem nenhum conhecimento científico, foi exatamente no século XVIII que houve o verdadeiro apogeu destas. A crescente necessidade de ultrapassar obstáculos de modo a criar vias de comunicação, diminuindo a distância entre dois pontos, levou a que, neste século, tenham acontecido as mais consideráveis descobertas e mudanças, relativamente a este tipo de estruturas (SERAFIM, 2014; MARTINS, 2009).

Os sistemas de suspensão eram superficiais e básicos, fazendo com que estas, assumissem a função de estruturas temporárias contrariamente ao que se pretendia. Tal situação, levou a uma incessante procura de materiais e formas que permitissem obter estruturas consideradas definitivas e não temporárias (ANDRADE, 2013).

Uma das pontes que faziam uso destes elementos foi erguida por Thomas Telford em 1826, dez anos após a construção das pontes de Galashiels (Escócia) e de Schuylkill River (Filadélfia), ambas com cabos constituídos por fios. Esta mesma tecnologia foi utilizada na construção da ponte de Brooklyn (Nova Iorque), levando em consideração como a primeira ponte suspensa moderna. Logo após a Segunda Guerra Mundial, houve um relevante crescimento na construção de pontes suspensas na Europa, apesar dos seus vãos não serem longos (OLIVEIRA; PIEROTT, 2016).

2.2.2.2 PROCESSOS CONSTRUTIVOS

A metodologia da construção de uma ponte suspensa tem uma imensa influência na concepção desta, sobretudo, na escolha do sistema estrutural e dos materiais estruturais, dependendo muitas vezes do processo de construção idealizado (OLIVEIRA; PIEROTT, 2016).

O método de construção adotado depende, sobretudo, das condições de apoio do sistema estrutural, estes estipulam as sequências da construção dos diversos elementos. No caso das estruturas “earth anchored”, ou seja, em que os cabos primordiais, são ligados aos blocos de ancoragem, os elementos estruturais têm uma sequência de construção obrigatória: primeiro, os pilares e blocos de ancoragem; de seguida, os cabos principais e pendurais; e só depois o tabuleiro. As pontes “self anchored”, em que os cabos principais são ancorados no tabuleiro, são mais complexas em sua construção (LEET et al., 2010).

Para Martins (2009), o processo que envolve a construção de pontes suspensas de grandes dimensões consiste em três etapas habituais, sendo estas:

I. Construção dos pilares, também chamados de torres, e dos blocos de ancoragem;

II. Colocação dos cabos principais;

III. Elevação dos segmentos do tabuleiro de rigidez. As torres são sempre de betão ou de aço. O controle da sua geometria é vital, haja visto, serem elas que suportam os cabos principais, e pequenos deslocamentos no topo dos pilares podem significar grandes variações de comprimento dos cabos.

Em pontes de grande dimensão, a colocação dos cabos principais é, em geral, antecipada pela instalação de uma ponte pedonal temporária ao longo de cada cabo, intituladas de passadiços. O objetivo é permitir o acesso, ao longo de todo o vão, aos cabos durante a sua colocação, permitindo seguir de perto a formação dos cabos (no caso de serem do tipo “parallel wire strands”), a colocação de “cable bands” e a instalação dos pendurais (MARTINS, 2009).

2.2.2.3 SISTEMA ESTRUTURAL

As pontes suspensas geralmente são constituídas por vários tipos de componentes estruturais (SERAFIM, 2014). Os seguintes elementos, muito comuns entre outros tipos de estruturas, são igualmente necessários para se obter a funcionalidade e estabilidade das pontes:

  • Vigas treliçadas – Elementos longitudinais contraventados transversalmente que funcionam como suporte e distribuem as cargas provenientes de veículos. Servem como elementos integrantes do sistema lateral, resguardando a correta estabilidade aerodinâmica da contida na estrutura (LEET et al., 2010).
  • Cabos principais – São um grupo de fios paralelos que sustentam as vigas treliçadas, conduzindo suas cargas para as torres principais, funcionando também como elementos niveladores da estrutura (LEET et al., 2010).
  • Torres principais – São elementos intermediários entre a Superestrutura e a fundação. Suportam os cabos e transferem os seus carregamentos para a fundação (SERAFIM, 2014).
  • Pendurais – Elementos intermediários que se encontram entre a viga treliçada e o cabo. Fazendo passagem entre a carga que é absorvida pelas vigas e a carga que é absorvida pelo cabo (LEET et al., 2010).
  • Ancoragens – São Blocos de betão, que ancoram os cabos principais. Servindo por isso como sustentos finais de uma ponte (SERAFIM, 2014).
  • Vigas Treliçadas – As vigas treliçadas são elementos longitudinais ou contraventados transversalmente que distribuem as cargas entre os cabos e as torres. Estes eram os tipos de tabuleiro mais utilizados em pontes suspensas, pois revelaram-se soluções cujas rigidezes de flexão e torção se adequavam mais a suspensão por cabos. Atualmente, este tipo de solução ainda é utilizado nas pontes que contêm dois níveis de tráfego (SERAFIM, 2014).

Naturalmente, esta secção é formada por quatro barras que formam um caixão. Assim, as barras são unidas por diagonais. O fato deste tipo de solução estrutural ser mais vantajoso quando se trata de uma ponte suspensa, deve-se à contribuição no aerodinamismo dos elementos, levando que ventos fortes possam atravessar toda a secção da estrutura, sem que esta seja excitada. Se não fossem adotadas estas soluções, a estrutura poderia sofrer a excitação do vento, levando-a a deformar-se e atingindo modos de vibração que podem causar danos estruturais graves ou mesmo o colapso (SERAFIM, 2014).

2.3 CABOS ESTRUTURAIS

2.3.1 PRINCÍPIOS BÁSICOS

Dependendo do tipo de carregamento uniforme que é aplicado sobre um cabo, este pode assumir uma de duas configurações. Quando o carregamento no cabo se dá ao longo de todo o comprimento, o perfil por este adotado assume a forma de uma catenária. Por outro lado, quando o carregamento se dá na projeção horizontal, este assume a forma de uma parábola (LEET et al., 2010).

Embora pareça irrelevante o perfil que um cabo possa adotar, este assume grande importância quando é necessário obter os esforços que permitem o pré-dimensionamento do mesmo. É seguro dizer que a geometria influencia diretamente a obtenção de esforços e deslocamentos (LEET et al., 2010; SERAFIM, 2014).

Quando um cabo é sujeito a uma carga uniforme distribuída ao longo do seu vão, o perfil por este adotado é de uma catenária. Este carregamento manifesta-se quando uma carga uniforme é aplicada sobre o cabo. Geralmente, este é o perfil adotado quando o cabo está sujeito unicamente ao seu peso próprio (LEET et al., 2010).

Quando um cabo tem que suportar uma estrutura, constante e homogénea, ao longo de todo o eixo longitudinal, este deixa de assumir um perfil catenário e passa a assumir um perfil parabólico. Esta mudança de perfil é geralmente provocada pela carga permanente que a estrutura que o cabo suporta contém, levando assim, a que no caso das estruturas como as pontes suspensas, este seja o perfil que irá ser assumido (LEET et al., 2010; ANDRADE, 2013).

Num sistema estrutural suportado por cabos, estes poderão ter a função de transferir tanto esforço axial como esforço transverso. Um bom exemplo de um cabo sujeito apenas à transmissão de esforço axial é um tirante presente numa ponte atirantada ou um pendural de uma ponte suspensa. Neste caso, a transferência de esforços assemelha-se à de uma diagonal tracionada de uma treliça, em que existem apenas esforços axiais. O cabo principal de uma ponte suspensa será o exemplo ideal para um cabo que transmite esforço transverso. A transferência de esforços transversos nesta estrutura tem uma performance análoga à de uma viga simplesmente apoiada (ANDRADE, 2013).

2.3.2 CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS DOS CABOS

Os cabos, que são elaborados a partir de um grupo de fios de grane resistência trançados para obter a forma de uma cordoalha, possuem uma resistência à tração máxima cerca de 1862 MPa. A elaboração do entrelaçamento é feita em um padrão espiral aos fios únicos. Ao passo que o estiramento dos fios pelos moldes ao longo do processo de manufatura aumenta o ponto de escoamento do aço, bem como reduz sua maleabilidade. Os fios podem sofrer um alongamento máximo de 7% ou 8%, comparado ao de 30% a 40% do aço estrutural com ponto de escoamento moderado, digamos, 248 MPa. Os cabos de aço possuem um módulo de elasticidade cerca de aproximadamente 179 GPa, comparado ao módulo de 200 GPa das barras de aço estruturais. O módulo mais baixo do cabo deve-se ao desenrolar da estrutura espiral do fio sob carga (LEET et al., 2010).

Como um cabo somente transmite tração direta, a força axial resultante T em todas as seções devem atuar tangencialmente ao eixo longitudinal do cabo. Devido não possuir a rigidez à flexão, os projetistas precisam ser bastante cautelosos durante o planejamento das estruturas com cabo, para assim garantir que as sobrecargas não provoquem vibrações ou deflexões exageradas. Logo nos primeiros protótipos científicos, várias coberturas e pontes apoiadas em cabos exerciam grandes deslocamentos (drapejamento) que eram causados pelos ventos, que atingiam a falha da estrutura (ANDRADE, 2013; SERAFIM, 2014).

A total destruição da ponte Tacoma Narrows, na data de 7 de novembro do ano de 1940, causada por oscilações induzidas pelo vento, é considerado na engenharia civil como um dos exemplos mais clássicos no tocante a falha estrutural de uma grande estrutura sustentada em cabo. A ponte, que se localizada por 1 810 m sobre o estreito de Puget, próximo da cidade de Tacoma, em Washington, nos Estados Unidos da América, desencadeou vibrações que atingiram uma amplitude máxima na direção vertical de 8,53 m, antes que o sistema de piso rompesse e caísse na água (SERAFIM, 2014).

2.3.3 CABOS EM PONTES SUSPENSAS

Os cabos de metal são usados desde os tempos antigos, constituídos por cobre ou bronze. Assim, pode-se assumir que há muito tempo que são reconhecidas as capacidades que um cabo pode ter na transmissão de forças. Contudo, hoje em dia, um cabo é considerado qualquer membro flexível, ou seja, qualquer elemento que apenas funcione à tração (SERAFIM, 2014).

A maior parte dos cabos utilizados em pontes suspensas até ao século XIX consistiam em perfis metálicos ligados por cavilhas. A partir do século XIX estes foram substituídos por fios galvanizados e fabricados a frio. Estes são os que hoje em dia são os mais utilizados no mundo, sendo que os fios são normalmente organizados paralelamente de modo a formarem cabos. Estes fios também têm uma variante, introduzida em 1990, designada de “New PWS Cable”. A grande diferença entre o PWS e o New PWS Cable é que no último método os fios são dispostos para que, quando o cabo é sujeito a tensões axiais este fique compactado, levando a uma menor deformação do cabo.

Os tipos de cabos mais utilizados podem ser encontrados no Quadro 01:

Quadro 01 Tipos mais usuais de seções cabos

Fonte: MARTINS, 2009.

Assim, para fazer um uso efetivo da construção com cabos, como pontes suspensas, o projetista primeiramente necessita evitar que grandes deslocamentos e oscilações em cabos que aguentem sobrecargas (direção ou magnitude da forma muda com o tempo) e disponibilize uma forma de ancoragem eficaz para a enorme força de tração resistida pelos cabos (ANDRADE, 2013).

3. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste estudo, almejou-se, diante do discorrido, avaliar a concepção estrutural de pontes suspensas por cabos, para análise dos possíveis esforços e deformações resultantes.

Assim, pode-se avaliar as propriedades físicas e mecânicas das estruturas de aço, promovendo uma melhor compreensão da deformação desses materiais. A estrutura metálica tem sua elasticidade muito elevada, ou seja, ela pode ter uma deformação muito grande e voltar ao seu estado inicial, porém é deve-se manter a segurança visual da estrutura, pois muitas pessoas não se sentem seguras em pontes as quais balançam muito.

Em soma, ressaltando-se também que cada estrutura tem sua particularidade, e cada caso deve ser analisado separadamente levando em consideração todo contexto em questão como: tipo de estrutura, local a ser instalada, finalidade, entre outros aspectos. Logo, o projetista de pontes deve inicialmente evitar que deslocamentos e oscilações exageradas exerçam em cabos, bem como, exerça uma boa ancoragem dos cabos na estrutura.

Portanto, essas constatações podem ser utilizadas para o desenvolvimento de trabalhos científicos como meio de expandir conhecimento tanto para a área acadêmica como para o campo profissional e, assim, contribuir para a amplitude da utilização de construções mais eficientes e seguras.

REFERÊNCIAS

ANDRADE, L. O. Estudo dos Índices de Consumos de Materiais do Custo Estrutural de uma Edificação e dos Procedimentos na Fase de Elaboração do Projeto Estrutural. Caruaru, 2013.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 8800: Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. Rio de Janeiro, 2008.

CANTUSIO NETO, Antônio. ESTRUTURAS METÁLICAS I. PUC-CAMPINAS – CEATEC; 2008. Disponível:<www.acn.eng.br/imagens/downloads_acad/EM%20I. pdf>. Acesso em: 11 jul. 2018

FERRAZ, H. O Aço na Construção Civil. Escola de Engenharia de São Carlos da

Universidade de São Paulo. Revista Eletrônica de Ciências, São Carlos. 2005.

GUARNIER, C. R. F. Metodologias de Detalhamento de Estruturas Metálicas. Dissertação (pós-graduação) Universidade Federal de Ouro Preto. Ouro Preto, 2009.

HIBBELER, R.C. Estática – Mecânica para Engenharia. 6ª ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall. 2011.

LEET, K. M; UANG, C. M; GILBERT, A. M. Fundamentos da análise estrutural. 3ª edição. Tradução: João Eduardo Nóbrega Tortello. Porto Alegre: AMGH, 2010.

MARTHA, L. F. Métodos Básicos da Análise de Estruturas. Rio de Janeiro, 2010.

MARTINS, N. M. E. Estudo dos cabos e pendurais de uma ponte pedonal suspensa face ao seu processo construtivo. Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2009.

MAYKUT, P; MOREHOUSE, R. Beginning qualitative research: A philosophic and practical guide, trad. Marina Souza (1994). Bristol, PA: Falmer Press, 1994.

OLIVEIRA, A. M. A; PIEROTT, R. M. R. Projeto de dimensionamento de uma ponte em concreto armado sobre o Rio Ururaí. Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Campos dos Goytacazes, 2016.

PFEIL, W; PFEIL, M., Estruturas de Aço, Ed. LTC, Rio de Janeiro, 2000.

RODRIGUES, A. F. T. Estudo de uma Estrutura Adaptativa Baseada no Conceito de Tensegridade. Lisboa, 2014.

SERAFIM, J. P. M. Métodos simplificados para o pré-dimensionamento de Pontes Suspensas. Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil Estruturas. Faculdade de Ciências e Tecnologia e Universidade Nova de Lisboa. 2014.

[1] Especialista em Planejamento Urbano e Gestão Ambiental, Engenheiro Civil e Licenciado em Matemática, Professor e Engenheiro.

[2] Estudante de Engenharia Civil, Estudante.

Enviado: Janeiro, 2019.

Aprovado: Março, 2019.

 

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Pablo Kristian Trindade Campos

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