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Construção de Ponte (Animação 3D)

A animação apresentada simula a construção de uma ponte usando a técnica do “lançamento incremental” (pt-pt).

Desenvolvido por Octavio Martins.

Obs.: Quem quiser obter o modelo virtual apresentado basta baixá-lo no site do autor (ver link anterior)

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Manutenção de obras: um problema cultural?

A queda de obras no último ano pelo Brasil afora revela uma assustadora verdade sobre os brasileiros: a falta de aculturamento sobre a importância de manutenção das coisas que se constroem.

Mas por que essa falta de consideração em manter aquilo que fora construído? Será que realmente acreditamos que remediar é melhor que prevenir?

Na nossa área de atividades – a engenharia – construímos pontes, estradas, edificações, obras públicas ou privadas, de certa forma, todas voltadas para a população. E é comum ver essas mesmas obras ficarem no mais absoluto abandono. Pior os casos de obras públicas, onde você, leitor, é quem paga pela construção de uma arte que deveria durar no mínimo 50 anos e com 5  já apresenta sérios problemas estruturais.

E qual o custo disso? Um estudo feito pelos engenheiros Tibério Andrade e Angelo Just (Considerações sobre durabilidade, patologia e manutenção das estruturas) mostrou que “em relação à estimativa de custos de reparo, estima-se que perdas causadas pela corrosão, em estruturas de concreto, em países desenvolvidos e em desenvolvimento, estão entre 1,25% a 3,50% do Produto Nacional Bruto.”

Para visualizar melhor, vamos aos argumentos. O gráfico abaixo demonstra a queda de desempenho de uma edificação com o passar do tempo e as manutenções feitas ao longo deste:

Nota-se que os picos de acréscimo de desempenho ocorrem quando é realizada manutenção. É notório que a tendência do desempenho é sempre diminuir com o tempo. Mas, é possível mantê-lo num patamar desejável sem aumentar os custos globais?

O próximo gráfico nos mostra a relação custo x tempo:

Percebe-se então que os custos crescem numa razão geométrica de ordem 5 (1, 5 , 25, 125), significando que o gasto com uma intervenção, num etapa de maior corrosão da armadura, seria 125 vezes maior do que àquela medida adotada num estádio preliminar.

Ainda segundo o artigo, “quando se trata de durabilidade e de custos envolvidos com recuperação das estruturas de concreto, deterioradas por corrosão da armadura, a “lei dos cinco” de Sitter (1983), mostra a importância de se dar atenção à qualidade, nas etapas de projeto e de construção, e à manutenção preventiva, no período de iniciação da corrosão, em relação às manutenções corretivas tomadas no período de propagação.”

O gráfico abaixo ilustra o aumento do custo com manutenção com o passar do tempo. (Alani et al. 2001)

“A manutenção preventiva, na maioria das vezes, não  está relacionada diretamente à estrutura de concreto, mas aos subsistemas que interagem com a estrutura, como: manutenção em instalações hidrosanitárias, em impermeabilizações em lajes, em revestimentos externos, em juntas de dilatações, etc, com o objetivo de impedir ou dificultar o contato da água com a estrutura de concreto”, afirma o estudo.

Portanto, fica claro que para mantimento do bom desempenho e da durabilidade da edificação, a prática da manutenção é essencial, uma vez que as patologias são inevitáveis ao longo de sua vida útil. Evitável mesmo, é a manutenção generalizada, a um alto custo, de um bem duradouro como concreto.

Para mais infromações dos dados e gráficos aqui citados ver: Considerações sobre durabilidade, patologia e manutenção das estruturas (Engº Tibério Andrade, Engº Angelo Just da Costa e Silva)
 
Links:
Vistoria de sacadas e marquises é mais urgente que as inspeções prediais, acredita presidente da Abece
Manutenção de Obras: Um Problema Cultural
“Brasil não tem cultura de realizar manutenção em obras”

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Ponte de 12 km ligará Salvador à ilha de Itaparica

Construção de R$ 7 bilhões terá 700 m de trecho estaiado e 160 m de extensão móvel para a passagem de grandes embarcações

A capital da Bahia e a ilha de Itaparica serão ligadas por uma ponte de aproximadamente 12 km de extensão. A obra foi projetada pelo consórcio formado pela OAS, Camargo Corrêa e Odebrecht Transport e deve custar R$ 7 bilhões.

A ponte terá 6 faixas mais duas para acostamento totalizando 27 metros de largura. Para a passagem de grandes embarcações, o trecho estaiado de 700m de comprimento e 70 de altura possuirá 25m de profundidade. Esse vão será sustentado por dois mastros triangulares, onde no topo existirá um mirante acessado por bondinhos.

Outra novidade na ponte será o espaço móvel. Esse trecho com vão de 160m rodará sobre o próprio eixo permitindo a passagem de volumes maiores, como plataformas de petróleo.

Cada pilar da ponte deverá ter entre 200 e 250m de distância entre si, para garantir a vista da paisagem da baía.

A construção deve ser iniciada em 2014, com conclusão prevista para 2018.

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Fonte:
http://www.piniweb.com.br/construcao/infra-estrutura/ponte-de-12-km-vai-ligar-salvador-a-ilha-de-238462-1.asp

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Ilhas Maldivas terá ponte flutuante

Mauricio Lima (PiniWeb)

Até 2013 deve ser iniciada a construção de uma ponte flutuante nas Ilhas Maldivas, no Oceano Índico. A construção deve ligar a ilha Gulhi Falhu à ilha de Vilingili. A ponte, já aprovada pelo governo, terá 330 m de extensão e será sustentada por plataformas de aço circulares de 4 m de diâmetro e ocas, semelhantes a “patas”, para flutuar. De acordo com o arquiteto Jorge Moura, do escritório holandês de engenharia e arquitetura Royalhaskoning, “a inspiração veio de um pequeno inseto que tem um corpo leve e pequeno e consegue flutuar com suas quatro patas grandes e que se mantêm suspensas com a tensão superficial da água”.

Ponte flutuará sobre plataformas ocas

As plataformas de aço serão preenchidas com gás para evitar sua corrosão. Mas, segundo o arquiteto, ainda está sendo estudada a possibilidade da utilização de um outro material em substituição ao aço.

A ponte em estrutura metálica terá uma via em sentido único e uma via para pedestres e bicicletas. Será formada por seções de 20 m de extensão com duas plataformas cada, somando 16 pares ao todo. Para se manter na posição, cada plataforma será presa por dois cabos fixados ao fundo do mar, que em alguns pontos pode chegar a até 66 m de profundidade. “Um design convencional implicaria em fundações gigantescas no fundo do mar, que não são só caras e complexas, mas teriam um grande impacto negativo em qualquer forma de vida existente naquele espaço”, diz Moura. “Olhando para as Ilhas Maldivas, você pode encontrar um grupo de ilhas deslumbrantes, rodeadas por uma quantidade imensa de água. Me parece natural que eu queira utilizar essa água de algum modo como um suporte estrutural para a ponte”, acrescenta.

Plano Geral

A ponte faz parte de um plano geral desenvolvido pelo arquiteto Jorge Moura, do escritório holandês Royalhaskoning, para uma área de 1,1 milhão de m² da ilha. Ainda está sendo estudada a construção de outra ponte, dessa vez com 1.400 m de extensão, que seria executada somente após a construção de todos os equipamentos previstos no plano geral.

O projeto realizado pela Global Projects Development Company prevê, em cinco anos, a construção de 2,5 mil casas, um shopping center, um campus de 100 mil m² para uma faculdade, um hospital, um complexo de escritórios e áreas de lazer com campo de golfe e uma praia pública.

Todas as estruturas da ilha serão construídas de modo a evitar problemas com marés altas e ondas. Além disso, cinco pequenas ilhas, chamadas “cinco maravilhas”, serão transformadas em espaços verdes abertos para a população. A fase 1 do projeto já foi finalizada e a segunda fase deve ser iniciada em setembro.

Ponte terá 330 m de extensão

Ponte terá rodovia de sentido único e via para pedestres e bicicletas

Corte da ponte no ponto mais profundo do trajeto

Vista aérea do plano geral

 
 
Fonte:
http://www.piniweb.com.br/construcao/tecnologia-materiais/ilhas-maldivas-tera-ponte-flutuante-227070-1.asp

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Ponte da Passagem – Vitória, ES

As seis faixas das duas novas pontes sobre o Canal Camburi, em Vitória, têm capacidade de absorver mais de 75 mil veículos por dia. Esse é o volume de tráfego sobre o complexo Carlos Lindenberg, que faz a ligação, nos dois sentidos, entre as avenidas Fernando Ferrari e Nossa Senhora da Penha (Reta da Penha), dentre os principais corredores urbanos da Região Metropolitana de Vitória e que liga o aeroporto ao centro da cidade.

Também conhecida como Ponte da Passagem, a obra está sobre o braço de mar que forma a ilha da capital capixaba e faz parte da remodelação geral do sistema viário da região. “Todos os acessos foram melhorados para aumentar a velocidade de fluidez de 11 km/h para 50 km/h“, explica Eduardo Mannato, diretor geral do DER-ES (Departamento Estadual de Estradas de Rodagem do Estado do Espírito Santo).

Adoção de estrutura metálica levou em consideração necessidades técnicas por esbeltez e redução de peso, além de ganhos estéticos e vocação siderúrgica regional.

Não foi apenas a demanda viária que levou à necessidade de contar com uma nova obra de ligação. A antiga ponte, que será demolida, tem apenas duas faixas e gabarito náutico reduzido – inexistente em épocas de maré cheia -, o que impedia o aproveitamento do canal por barcos turísticos. A nova ponte, por sua vez, tem gabarito de 8 m de altura x 50 m de largura, dimensões do vão principal, que tem 80 m. Nesse ponto, em que o vão é maior, o tabuleiro é estaiado.

“Com o estaiamento foi possível manter constante a altura de viga, de 1,90 m, preservando o gabarito”, conta o consultor de fundações e estruturas da obra, Vicente Júdice, da VPJúdice engenharia e projetos estruturais. A preocupação com as dimensões da viga também foi determinante para a adoção de estrutura metálica, conforme atesta Mannato. “Com vigas metálicas é possível vencer vãos maiores com menor altura de viga”, afirma ao contar que, com elementos estruturais esbeltos, houve redução de peso da estrutura e ganhos estéticos.

A argumentação foi ampliada para o que Horácio Steinmann, superintendente de pontes e estruturas industriais da Usiminas Mecânica, considera o grande diferencial do projeto. “A maior inovação é o fato de ser a primeira ponte estaiada no Brasil que utiliza torres metálicas e não de concreto”, acredita. Ele refere-se aos pilones, os pilares tubulares de 45 m de altura onde estão ancorados os estais. São, portanto, dois tabuleiros com 12 m de largura cada e distantes 4 m entre si e linhas de pilares independentes.

Croquis do projeto do engenheiro capixaba Karl Fritz Meyer, que respondeu também pelos cálculos (arquivos do livro "Uma nova passagem" de Valéria Morgado e Patrícia Merlo).

Soluções assimétricas

Os trechos das pontes suportados com ajuda de estais são curvos e começam no ponto em que a estrutura parte para vencer o canal, entre os pilares P4 e os encontros E2. Estes últimos, onde as longarinas se engastam à estrutura de concreto armado, do lado do centro da cidade. Os segmentos estaiados foram constituídos de vigas mistas de concreto e aço e são assimétricos. Ou seja, os estais que partem de um dos lados dos pilones suportam vãos de comprimentos diferentes dos que partem do outro lado. Numa das pontes, os vãos são de 77,70 m e 22,90 m. Na outra, de 83,50 m e 24,60 m.

O trecho reto da ponte, também em viga mista contínua, assenta-se sobre os encontros E1 e os pilares P1, P2, P3 e P4. O primeiro e o último vão têm 28,50 m e os dois vãos centrais têm 34 m. Ao longo do tabuleiro, há duas longarinas metálicas perfil “I”, espaçadas 11 m entre si, e travadas por transversinas de mesmo perfil a cada 4,30 m, formando uma grelha metálica.

Os tabuleiros foram executados com pré-lajes treliçadas de concreto armado, com espessura de 7 cm e largura de 60 cm. Elas se apoiam nas transversinas metálicas e receberam 18 cm de concreto, resultando em lajes de 25 cm de espessura, sobre as quais foi aplicado pavimento asfáltico CBUQ (concreto betuminoso usinado a quente). A vantagem dessa solução é a capacidade de se adaptar às variações de inclinação transversal e de largura do tabuleiro.

Como forma de otimizar o trabalho no espaço restrito de canteiro, a Usiminas optou por fabricar as estruturas em Ipatinga, em Minas Gerais. Para viabilizar o transporte, a ponte foi concebida em unidades com comprimento de cerca de 11,8 m, dimensões compatíveis com o gabarito de carga rodoviário. “Os vãos foram pré-montados em terra firme, nos encontros, e deslocados horizontalmente sobre roletes instalados sobre os pilares, utilizando guincho de grande capacidade”, explica Steinmann.

Fundações diversas

Os pilones metálicos – compostos por dois tubos metálicos de seção circular – e as caixas de ancoragem, que sustentam a carga transferida pelos estais e travam os pilones, estão sobre os pilares P5 de ambas as pontes. Localizados em terra, próximos à margem Sul, são os pilares principais da estrutura. Para dar conta das elevadas cargas, as fundações foram realizadas com 117 estacas-raiz de 410 mm de diâmetro. Além disso, há 16 tirantes cravados na rocha para conter os esforços de tombamento. A profundidade das fundações nesse ponto varia de 2 m a 4 m, sempre em rocha sã.

No caso do encontro E2, que também sofre solicitações especiais devido ao engaste das longarinas metálicas e do ancoramento dos estais, as fundações são diretas, embutidas em maciço rochoso e também atirantadas. Para encaixe das pistas foi necessário cortar o maciço. No entanto, para evitar problemas com as construções do entorno, optou-se por executar a escavação sem o uso de explosivos. “A obra foi executada em espaço de canteiro bem limitado, próximo à avenida, residências, torre de alta tensão e lojas. Entretanto, não recebemos nenhuma reclamação mesmo tendo demolido 9 mil m3 de rocha a frio”, afirma Steinmann.

Não foram apenas nesses dois pontos que as fundações foram diferenciadas. “É uma ponte peculiar porque demandou diversos tipos de soluções para as fundações”, observa Júdice. Tal constatação foi feita em outubro de 2005, quando foram realizadas 26 sondagens geotécnicas SPT e mistas para caracterização do solo. O laudo indicou que o substrato da região é composto basicamente por camada de areia média a grossa, com matacões dispersos entre 2 m e 18 m de profundidade, além de areia medianamente compacta sobre topo de rocha, a 18,5 m de profundidade.

O encontro E1 é um aterro confinado sobre o qual estão as pistas de rolamento. Suas fundações são compostas por estacas escavadas de 1.200 mm de diâmetro, cravadas em rocha e complementadas por três estacas-raiz de 6 m. Já os pilares P1 e P2, ainda em solo e também em área aterrada, exigiram rebaixamento do lençol freático para execução das fundações em estacas escavadas com camisa metálica com 1,20 m de diâmetro e chapa com 9,5 mm de espessura.

O pilar P2 da pista direita precisou de aterramento provisório para proteção da escavação contra a ação das marés. Para tanto, foi feito o enrocamento sobre a face do aterro exposta, com ensecadeiras nas laterais.

A ação da água foi um complicador ainda maior no caso dos pilares P3 e P4, localizados dentro do canal e que também receberam camisas metálicas. O nível da água, no primeiro, varia entre 0 m e 3,5 m. No segundo, entre 1,5 e 4,5 m. O problema, nesses casos, foi com as correntezas de cheia e de escoamento. “A dificuldade de fazer as fundações do P4, que está na boca do canal, foi com a força da correnteza. Por isso, os tubulões foram atirantados nos dois sentidos”, lembra Júdice.

Além das complexidades executivas, o projeto da Ponte da Passagem precisou considerar a agressividade ambiental à qual está sujeita a obra. A salinidade e as variações de maré determinaram que a agressividade é nível IV – muito forte – para blocos e fundações em contato com a água. Para estruturas superiores, a agressividade é nível III. Tais valores levaram à determinação de que o cobrimento para as armaduras deveria ser entre 40 mm e 50 mm, com abertura de fissuras limitada a 0,3 mm.

Passarela estaiada

O projeto de construção da Ponte da Passagem prevê a construção de uma terceira estrutura para passagem de pedestres e ciclistas, totalmente metálica, a ser concluída em até seis meses após o término das obras da ponte. A passarela terá 280 m de comprimento e contará com duas pistas de 3 m de largura cada.

Para seguir o mesmo estilo e garantir a preservação do gabarito náutico da ponte, o sistema estrutural adotado também foi o estaiado. Nesse caso, cada um dos dois pilones terá 18 m de altura e estarão apoiados um em cada margem, garantindo que a passarela também fique 8 m acima do nível do braço de mar.

Passo-a-passo da execução

1) Pilares P1 e P2, em área aterrada, exigiram rebaixamento do lençol freático para execução das fundações em estacas escavadas com camisa metálica.

2) As correntezas de cheia e de escoamento constituíram um desafio para a execução das fundações do pilar P4, que está na boca do canal. Por isso, os tubulões foram atirantados nos dois sentidos.

3) Fundações do encontro E1, aterro confinado sobre o qual ficam as pistas de rolamento, são compostas por estacas escavadas de 1.200 mm de diâmetro, cravadas em rocha e complementadas por três estacas- raiz de 6 m.

4) As quatro torres metálicas, com 65 t e 45 m de altura cada, foram montadas com uso de guindaste de 500 t e lança de 100 m

5) As duas caixas de ancoragens, cada uma com 85 t, atuam também no travamento dos pilones.

6) Tabuleiros foram executados com pré-laje treliçadas de concreto armado, que se apoiam em transversinas metálicas. Ao receberem 18 cm de concreto, transformaram-se em lajes de 25 cm de espessura.

7) Caixas de ancoragem recebem os estais que dão sustentação ao maior vão da ponte, com 80 m, e garantem altura para o gabarito náutico do canal.

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Fontes:
http://www.metalica.com.br/ponte-estaiada-com-torres-metalicas-em-vitoria-es
http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/151/imprime154412.asp
http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/151/artigo154757-1.asp
http://www.piniweb.com.br/construcao/infra-estrutura/vitoria-inaugura-ponte-estaiada-com-torres-em-estrutura-metalica-150597-1.asp

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#5 – Ponte Juscelino Kubistchek – DF

A Ponte Juscelino Kubitschek, também conhecida como Ponte JK, está situada em Brasília, ligando o Lago Sul, Paranoá e São Sebastião à parte central do Plano Piloto, através do Eixo Monumental, atravessando o Lago Paranoá. Inaugurada em 15 de dezembro de 2002, a estrutura da ponte tem um comprimento de travessia total de 1200 metros, largura de 24 metros com duas pistas, cada uma com três faixas de rolamento, duas passarelas nas laterais para uso de ciclistas e pedestres com 1,5 metros de largura e comprimento total dos vãos de 720 metros.

A estrutura da ponte tem quatro apoios com pilares submersos no Lago Paranoá e os três vãos de 240 metros são sustentados por três arcos assimétricos e localizados em planos diferentes, com cabos tensionados de aço colocados em forma cruzada, o que geometricamente faz com que os cabos formem um plano parabólico. Com seus arcos assimétricos, a estrutura em três arcos, inspirados “pelo movimento de uma pedra quicando sobre o espelho d’água”, é única no mundo, comparável em forma mas não em sistema estrutural, como a passarela do Aquário Público do Porto de Nagoya, Japão. Inicialmente orçado, em 1998, em R$40 milhões, estima-se que o custo total de construção foi de R$ 160 milhões. Sua beleza arquitetônica resultou num projeto estrutural de grande complexidade, mas apesar do custo adicional, o Governo do Distrito Federal considerou indispensável que a ponte estivesse ao nível da monumentalidade com que Brasília foi projetada.

Inauguração

Inaugurada em 15 de dezembro de 2002, a ponte rapidamente virou mais um ícone de Brasília estampado em cartão postal, especialmente à noite, quando sua teatralidade fica ainda mais em destaque.

Premiação

Devido a qualidades estéticas e harmonia ambiental da Ponte JK, o arquiteto da obra, Alexandre Chan, recebeu em 2003 a Medalha Gustav Lindenthal, outorgada pela Sociedade dos Engenheiros do Estado da Pensilvânia, Estados Unidos. Por causa deste prêmio, a estrutura ficou localmente conhecida como a ponte mais bela do mundo. A ponte também foi a vencedora do Prêmio Abcem 2003 – Melhores Obras com Aço do Ano, na Categoria Pontes e Viadutos, outorgado pela Associação Brasileira da Construção Metálica.

Uma conquista da engenharia

O arcos de sustentação da Ponte JK se encaixam diagonalmente nos pilares de sustentação produzindo esforços tridimensionais na fundação. O esforço horizontal foi o maior já encontrado em pontes pela engenharia humana, alcançando 3.500 toneladas-força. O cálculo da estrutura metálica foi realizado na Dinamarca. Alguns pilares, como o P6 e o P7, têm cada um 24 pilares verticais e 66 inclinados, para combater este esforço horizontal.

As fundações tiveram que alcançar solo estável em grande profundidade, sendo fincadas a até 65 metros de profundidade. A região de Brasília se caracteriza por apresentar camadas de solo não homogêneas, sendo 13 tipos diferentes de subsolo alguns como o quartzito, (que só não é mais duro do que o diamante), o que somado ao enorme esforço horizontal provocou um aumento considerável nas fundações, e a construção de blocos de coroamento de grandes dimensões e com maioria de estacas inclinadas.

O segundo grande desafio a ser vencido, foi a montagem dos grandes arcos, executada com a utilização de pilares metálicos provisórios que os sustentaram até estarem completos. Outros pilares provisórios sustentaram os vãos do tabuleiro de rolagem, até que os estaios de sustentação vindos dos arcos estivessem prontos.

 Geologia

O perfil do leito do Lago Paranoá revelou um terreno com características bem diversas. A cada furo de sondagem realizado, apresentava resultados aleatórios e caóticos, o que determinou o estabelecimento de um critério especial de execução de sete furos de sondagem, para cada um dos blocos, com o intuito de localizar, sob a projeção do bloco, a disposição e composição das camadas e a sua geometria.

Constatou-se nos diversos estudos realizados que no leito do antigo Rio Gama, represado e dando origem ao Lago Paranoá, existia uma grande falha geológica, onde foram encontrados 13 tipos de materiais diferentes em sua formação.

Fundações dos acessos

As fundações dos acessos são constituídas por quatro tubulões a ar comprimido com 1,60 metros de diâmetro e base alargada para garantir a tensão no solo menor ou igual a 5 kgf/cm². Os blocos de fundação ficaram submersos numa profundidade de 80 cm, ficando os pilares nascendo abaixo do nível d’água.

Fundações dos arcos

Foi adotado um conjunto de 30 tubulações verticais, com a camisa metálica de 1,90 metros de diâmetro, executado sob ar comprimido, com base alargada para o diâmetro de 4 metros após a penetração de 8 metros na camada de quartzito alterado/fraturado.

Os blocos de fundações medem 23 x 30 x 3,50 metros e foram feitos através de um caixão de concreto, executado fora d’água e na sua posterior submersão, até alcançar 80 cm abaixo da cota básica do Lago.

Fundações dos pilares principais

A fundação para os pilares P6 e P7 exigiu o projeto de um bloco de grandes dimensões, com comprimento de 37,90 metros, largura de 21,70 metros e altura de 4,60 metros, compreendendo um conjunto de 84 estacas, sendo 26 verticais e 58 inclinadas.

Para o Pilar P8 foi necessária a elaboração de um projeto para um bloco com largura de 21,90 metros, comprimento de 39,90 metros e altura de 4,60 metros, compreendendo um conjunto de 90 estacas, sendo 24 na vertical e 66 inclinadas compostas de tubos metálicos cravados e pinos de 1,00 metro de diâmetro escavados nas camadas de alteração da rocha.

Pilares dos acessos

Os pilares dos acessos têm forma de losango oco, com 11,0 x 2,5 metros e paredes com 25 cm de espessura. O espaço vazio interno, também tem o mesmo formato e mede 7,0 x 2,0 metros. A parte maciça nas extremidades apóia as cargas dos tabuleiros.

Pilares principais

No trecho dos arcos, os pilares do tabuleiro são inclinados longitudinalmente no mesmo ângulo que a nascença dos arcos, para ficarem paralelos e terem uma forma deslocada para fora do apoio do bloco, afastando-se do arco vizinho. Os pilares têm 13,20 metros na base e 2,00 metros de espessura. Os pilares denominados P5A/5B, P6A/6B, P7A/7B e P8A/8B apóiam-se nos mesmos blocos de fundações dos arcos.

Torres provisórias de apoio

Com o objetivo de suportar os esforços dos tabuleiros metálicos executados nas margens, durante o lançamento dos mesmos até os vãos a que se destinam, foram construídas torres de apoios provisórias, dividindo o vão de 240 metros em 4 vãos de 48 e 52 metros. Foram executadas 9 torres, sendo 3 para cada arco.

O método construtivo constituiu em cravar estacas metálicas tubulares com diâmetro de 1,20 metros, escavar os pinos, colocar a armação e concretar até o nível do solo deixando parte do fuste da estaca vazio, permitindo sua remoção após o uso. As estacas foram coroadas com um bloco de concreto armado, no qual estão apoiadas e ancoradas as torres dos apoios provisórios.

As torres de apoios provisórios construídos em estruturas metálicas, em formato de prisma triangular, promovem o apoio para o tabuleiro metálico, durante a fase de lançamento dos tabuleiros metálicos dos arcos. As torres foram retiradas após a utilização.

Tabuleiros dos vãos dos acessos

O tabuleiro dos dois trechos dos acessos tem extensão de 214,3 metros cada, com vãos centrais de 45 metros e dois vãos extremos com 38 e 41,3 metros. A estrutura metálica é solidarizada à laje em placas de concreto moldado formando uma estrutura mista com altura de 3,00 metros.

Dois canteiros, um no lado dos clubes e o outro no lado SHIS, dotados de pórticos com capacidade de 20 toneladas e vão de 27 metros, foram montados e utilizados no descarregamento das peças fabricadas em Ipatinga, pela USIMEC, bem como na montagem final dos tabuleiros que foram empurrados sucessivamente até os pilares definitivos através de apoios deslizantes com capacidade de 220 toneladas cada.

Tabuleiros dos vãos centrais

A face superior estruturada em placa ortotrópica e a base da superfície de rolamento foram fabricadas com chapas de espessuras de 12,5 mm e 1,60 mm que, enrijecidas por nervuras longitudinais em “Y” espaçadas de 60 cm, estão apoiadas em diafragmas treliçados a cada 4,0 metros. Sobre estas chapas de aço foi aplicado um pavimento especial anti-derrapante.

Para fixação dos estais no tabuleiro foram projetadas travessas metálicas internas com distância de 20,0 metros para cada ponto de fixação. Uma das extremidades do tabuleiro é fixada horizontalmente ao pilar que suportará, além dos esforços verticais, os esforços horizontais, transversais e longitudinais.

A outra extremidade é móvel e seu apoio suporta apenas as reações verticais e as horizontais transversais. Para viabilizar o sistema de montagem dos arcos metálicos, foi colocado sobre o tabuleiro a ser empurrado um guindaste com capacidade de 220 toneladas que foi utilizado para o içamento e montagem das estruturas auxiliares de sustentação dos arcos e dos próprios arcos metálicos.

Arcos metálicos

Os três arcos que constituem a parte central da ponte tem vãos de 24 metros de largura, dimensionado em conformidade com o disposto nas normas para rodovias de primeira classe. São os elementos principais da estrutura de suporte da ponte. As dimensões transversais dos arcos variam de 6,50 x 5,00 metros nas nascenças, a 5,00 x 3,00 metros no fecho central.

As nascenças dos arcos foram construídas em concreto até o nível do tabuleiro. Para ligação longitudinal dos esforços de tração entre o arco de concreto e o arco metálico foram utilizados 24 grupos de barras Dywidag ST85 – 105, com diâmetro de 32 mm, tensionadas a 10 toneladas cada uma, ancoradas no concreto e atracadas contra as chapas do flange do módulo metálico. O arco metálico é enrijecido transversalmente a cada 3,0 metros por diafragma em perfil “T” ligado às paredes internas dos módulos metálicos.

Todos os elementos metálicos foram fabricados e pré-montados em Ipatinga, Minas Gerais, também pela USIMEC, transportados em carretas normais e extensivas até o local da obra. Os três arcos foram compostos na obra por 69 módulos cada um, tendo sido novamente pré-montado e soldado no canteiro de obras em 4 partes ou 2 partes, limitando o peso da peça a ser içada em até 40 toneladas.

Utilizando dois pórticos elétricos com 20 toneladas de capacidade cada, as peças dos arcos foram levadas até flutuantes que as transportou até uma posição sob o tabuleiro, de onde foram içadas por guindastes com capacidades de 220 toneladas, patolados sobre o tabuleiro metálico.

Para a conformação dos arcos foram fabricadas e montadas estruturas metálicas auxiliares para sustentação de cada um deles durante a fase de montagem, pesando 1.300 toneladas para os três arcos. Foram utilizados cinco guindastes com capacidade de 220 toneladas e lança de 75 metros. No içamento das peças centrais dos arcos utilizou-se guindaste de 350 toneladas e 90 metros de lança.

A montagem dos arcos metálicos foi feita das extremidades para o centro, sendo que as três primeiras unidades de cada lado foram montadas completas e as demais em formato de “U” sendo montadas primeiro os conjuntos inferiores e depois os superiores. O módulo central de fechamento do arco também foi montado em dois segmentos, com os devidos cuidados topográficos em função da temperatura, tendo sido sua solda de fechamento final, realizada no turno da noite com temperatura controlada.

Estais

Os 16 estais de cada arco foram distribuídos em pares ao longo do tabuleiro com distâncias regulares de 20 metros, sendo oito estais de cada lado do tabuleiro, ligando a face interior dos arcos com as travessas de apoio que se projetam lateralmente dos tabuleiros. Os estais são compostos por cordoalhas de 15,7 mm de espessura, galvanizadas e protegidas por cera e bainha individual de PEAD (Polietileno de Alta Densidade).

Submetidos aos maiores esforços são compostos por 41 cordoalhas e os demais por apenas 31 cordoalhas, sendo a ancoragem inferior fixa, sem possibilidade de ajustagem, e a superior regulável, o que possibilita a correção de tensões/alongamentos. O sistema é submetido a constante monitoramento com sensores computadorizados fixados em cada estai.

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Abaixo uma entrevista com o arquiteto Alexandre Chan, que em 1998 conquistou o primeiro lugar no concurso de projetos da Ponte JK e em 2003 foi agraciado com a Gustave Lindenthal Medal da International Bridge Conference, Pittsburgh, Pa, USA na categoria beleza e adequação ambiental pela concepção da Ponte JK.

Construção Metálica – Entrevista com Alexandre Chan

Fontes:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ponte_Juscelino_Kubitschek
http://grandesobrasdaengenharia.blogspot.com/2008/10/ponte-jk.html
http://www.metalica.com.br/melhores-obras-em-aco-ponte-jk-em-brasilia
http://www.estruturametalica.com.br/ponte-jk-em-brasilia-a-construcao
http://www.educacional.com.br/especiais/brasilia/PonteJK.asp
http://wbrasilia.com/PonteJK.htm
http://www.metalica.com.br/ponte-jk-brasilia-ponte-do-mosteiro-terceira-ponte-do-lago-sul
http://www.metalica.com.br/ponte-jk-em-brasilia-a-construcao/

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#1 – Ponte Rio-Niterói

Desde 1875, cogitava-se da ligação entre Rio e Niterói, visando a construção de uma ponte e, mais tarde, de túnel entre os dois centros urbanos vizinhos, separados pelas águas da Baía de Guanabara. Em 1875, o imperador dom Pedro II chegou a contratar um engenheiro inglês para projetar um túnel na baía da Guanabara. A idéia não vingou e os cariocas tiveram que esperar várias décadas para ver uma ponte começar a ser erguida no local, em 1968.

Rainha Elizabeth II

As obras, iniciadas simbolicamente em 9 de novembro de 1968, com a presença de Sua Majestade, a Rainha Elizabeth II e de Sua Alteza Real, o Príncipe Phillip, Duque de Edimburgo, ao lado do ministro Mário Andreazza, de fato só começaram em janeiro do ano seguinte e inauguradas em 4 de março de 1974, cinco anos e três meses depois.

Ex-Ministro Delfim NetoCoube ao então ministro Delfim Neto, da Fazenda, ao engenheiro Eliseu Resende e à empresa inglesa M. Rotschild & Sons assinarem, em Londres, um documento que assegurava o fornecimento das estruturas metálicas dos vãos de 200 a 300 metros e um empréstimo com bancos britânicos de, aproximadamente, US$ 22 milhões. Este valor destinava-se a despesas com outros serviços da Ponte Rio-Niterói, num total de NCr$ 113.951.370,00.

O ano 2000 chegou e ficou com a Ponte Rio-Niterói entre as mais notáveis realizações da engenharia do século. Construída pelo Consórcio formado pelas empresas Camargo Corrêa, Mendes Júnior, Rabello S.A. e Sociedade de Engenharia e Comércio, representou o maior conjunto estrutural do mundo, em vista do volume ocupado, na forma de duelas coladas.

Com 13.290m de extensão, 8.836m sobre o mar, 26,60 m de largura, com seis faixas de rolamento e dois acostamentos, de 1,80m e altura máxima de 72m, acima do mar, foi considerada, na década de 70, a Oitava Maravilha do Mundo.

Coisas assim: a areia empregada na construção daria para aterrar a metade da Praia de Copacabana; o vão central sobre o canal de navegação bateu o recorde em viga reta metálica do mundo; seu peso, mais de 970 mil toneladas, corresponderia a 800 edifícios de 10 andares, com quatro quartos; o cimento usado – mais de quatro milhões e seiscentos mil sacos – se deitados, fariam 1.500 pilhas da altura do Pão de Açúcar. A ferragem aplicada formaria uma linha que daria volta à terra, com sobras. O concreto armado construiria 23 mil prédios de muitos andares; 1.360.000 m³ de aterro hidráulico e mais e mais.

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1 – Várias propostas para a ponte foram estudadas antes de o governo federal, responsável pela obra, bater o martelo. Um dos trajetos possíveis era mais curto, mas passava perto do aeroporto, obrigando a ponte a ter no máximo 50 metros de altura, o que atrapalharia o fluxo de grandes navios. Havia ainda uma opção que facilitava a navegação, mas com um trajeto mais comprido do que finalmente foi aprovado pelo governo.

2 – As fundações da ponte foram construídas com a ajuda de ilhas flutuantes, que levavam os equipamentos de perfuração do leito oceânico. As grandes perfuratrizes trabalhavam dentro de tubos que as protegiam da água do mar. As escavações tinham que atingir trechos de rocha sólida, capazes de sustentar as bases da ponte. Nos buracos eram então instaladas longas tubulações metálicas (preenchidas com concreto) que iam do subsolo oceânico até a superfície do mar.

3 – Em cima de um grupo formado por cerca de dez dessas tubulações metálicas, foram construídas cada uma das fundações da ponte, uma grande base de concreto maciço com 2,5 metros de altura e 6 toneladas de peso. Sobre essa base eram encaixados os pilares, posicionados em pares para segurar as pistas da ponte. Nos 9 quilômetros sobre o mar foram usados 103 conjuntos de sustentação formados por tubulações, base de concreto e pilares.

4 – Com o uso de guindastes – que se apoiavam na base dos pilares – eram erguidas as estruturas pré-moldadas que formaram as duas pistas da ponte. Essas peças, chamadas de aduelas, que eram de concreto e tinham 5 metros de comprimento e 110 toneladas de peso cada uma, eram encaixadas umas nas outras, como se fossem grandes kits de Lego.

5 – Como as aduelas eram de difícil instalação em vãos muito largos, elas não foram utilizadas na parte central da ponte, que precisava ter distância maior entre os pilares para os grandes navios passarem. A saída foi usar gigantescos blocos metálicos que, somados, chegavam a 850 metros. Resolvido o problema, a ponte estava pronta para ser inaugurada, o que ocorreu em 4 de março de 1974. Ela foi batizada oficialmente como Ponte Presidente Costa e Silva.

Obs.: Antes dela, a ponte de maior extensão, em nosso País, era a Maurício Joppert, com 2.250m de extensão, sobre o Rio Paraná, na divisa de São Paulo com Mato Grosso, construída em 1965.

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Ponte Manaus-Iranduba – AM

No Amazonas, sobre o rio Negro, está em construção a maior ponte em ambiente de água doce do Brasil. A obra é também a segunda maior do mundo, perdendo apenas para a Ciudad Bolivar, que cruza o rio Orinoco, na Venezuela. A ponte ligará, principalmente, as cidades de Manaus a Iranduba.

Utilizando a tecnologia de concreto resfriado, o empreendimento, quando pronto, vai medir 3595 metros contra os 3600m da ponte venezuelana. Em termos de vãos, são 73 vãos, sendo que estes vãos tem – em sua grande maioria, uma extensão 45 metros entre cada pilar.

A extensão do trecho estaiado são de 400 metros. Ainda nesse trecho estão os dois maiores vãos da ponte, em sua parte central, com 200 metros de comprimento, sendo um de cada lado da torre central, em formato de diamante, que tem exatos 182 metros de altura.

A largura total da ponte é de 20,7 metros, o que disponibilizará quatro faixas de tráfego – duas de cada pistas, além de passeio para pedestres em ambos os lados da pista. No trecho estaiado, a largura é um pouco menor, da ordem de 20,6 metros, por conta da colocação dos estais, dos cabos de fixação e apoio nesse trecho.

A altura do vão central é de 55 metros, contados do tabuleiro da ponte até o bloco do pilar maior na cota 30, ou seja, na maior enchente do rio. Na vazante, esse número aumenta. O secretário de Infra-Estrutura, Marco Aurélio de Mendonça, disse, exemplificando, que “na hipótese de que o rio tenha uma vazante de 10 metros, esse número subirá para 65 metros”. Esse número permite que transatlânticos, que navios de grande porte possam passar por sob a ponte e chegar até o arquipélago das Anavilhanas ou outro destino qualquer, sem nenhuma preocupação. Essa cota poderia ser bem menor, reduzindo consideravelmente o custo da obra, mas por determinação do Governo do Estado essa cota foi mantida para garantir total segurança e tranqüilidade para a navegação a montante da ponte, ou seja, em direção às cabeceiras do rio.

Voltando a falar da torre central, seu formato em diamante é o primeiro a ser construído no Brasil, com uma altura de 182 metros, o que equivale a um prédio de 60 andares. “Uma pessoa que se posicionasse no ponto mais alto desse pilar, teria uma visão bem abrangente do cenário local, talvez até do arquipélago das Anavilhanas de um lado, e do Encontro das Águas a jusante”, explicou o secretário.

Esse vão central – com 400 metros de extensão, tem o apoio de 104 estais. Aponte toda tem 426 vigas pré-moldadas. Os locais de acesso, de um lado a outro, em Manaus e no Iranduba, foram escolhidos a permitir uma inclinação mínima da rampa, que ficará em 3,01% – no máximo, o que permitirá o tráfego de carros e cargas de qualquer porte, como por exemplo de tijolos, sem os problemas verificados atualmente quando do desembarque das balsas, cuja inclinação não é a ideal para esse tipo de carga.

Atualmente, a travessia do rio Negro para Manaus é feita por balsas que levam até 40 minutos para cruzar de uma margem a outra. Com a ponte, o trajeto levará menos de 10 minutos. A projeção é que a construção receba um fluxo semanal próximo dos 15 mil veículos. No entanto, como a construção foi planejada para suportar o crescimento da região até 2060, seu projeto pode receber o dobro do fluxo de veículos esperado em sua inauguração.

Algumas das dificuldades citadas pelos engenheiros do Consórcio Rio Negro são as grandes lâminas d’água, a forte correnteza e profundidades que chegam a 70 metros em alguns trechos do percurso da Ponte. Entre os equipamentos especiais necessários na obra está um guindaste com capacidade para movimentar até 300 toneladas, utilizado para posicionar as estacas no leito do rio.

Abaixo segue um arquivo em pdf feito pela empresa construtora, Camargo Corrêa, que demonstra todo o processo construtivo dessa ponte avaliada (depois de alguns aditivos) em R$ 815 milhões (chegando a 1,66 bilhão) (vale a pena conferir).

Ponte sobre o Rio Negro – AM.pdf

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CARACTERÍSTICAS DO PROJETO
Comprimento total da ponte – 3.595 m
Número de vãos – 73
Extensão do trecho estaiado – 400,0 m
Extensão do vão central – 2 x 200,0 m
Largura da seção tipo – 20,70 m
Largura da seção estaiada – 24,60 m
Altura do vão central – 55 m
Altura do mastro central – 103 m
Número total de estais – 56 m
Total de vigas pré-moldadas – 213
Número total de estacas escavada – 246
Volume de concreto por estaca: 2.800 sacos de cimento

CURIOSIDADES
Concreto Estrutural (m3) – 138.000 – equivalente a 25 prédios de 20 andares
Aço CA-50 (toneladas) – 12.300 – equivalente 20 balsas cheias de aço
Aço CP-190 RB (toneladas) – 1.630
Aço CP-172 RB (toneladas) – 570
Cimento – um milhão de sacas de cimento
Vigas Pré-moldadas 45 metros (peças) – 213
Pilares /apoios (unidades) – 74
Base de solo-areia-seixo (m3) – 47.000
Revestimento Betuminoso (toneladas) – 72.000

*[Texto complementar] Entrevista com o secretário da Região Metropolitana de Manaus, René Levy, sobre aspectos especiais da ponte que cruzará o rio Negro:

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