As pontes são uma parte tão comum da vida cotidiana, elas são muitas vezes tomadas como garantidas. Seja dirigindo, andando ou viajando de trem, elas nos permitem atravessar corpos de água, vales, estradas e outras barreiras geológicas e feitas pelo homem. Igualmente importante, elas permitem que as linhas utilitárias vitais, incluindo cabos e tubulações, também atravessem essas barreiras.
Vejamos alguns projetos comuns de pontes, como elas evoluíram ao longo dos séculos, e o propósito que cada projeto serve. Já que estamos nisso, vamos recuar e admirar alguns exemplos notáveis de cada uma. Pode ajudar você e seus clientes a ver as pontes com uma nova luz.
#1 – Beam bridge
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Beam bridges são geralmente consideradas a forma mais simples de ponte. Quão simples? Quando os homens das cavernas colocavam troncos sobre riachos para cruzá-los, eles estavam construindo as primeiras pontes de viga.
Estas pontes básicas tipicamente percorrem distâncias relativamente curtas. Para construir uma ponte de viga (também conhecida como ponte de viga), tudo o que você precisa é de uma estrutura horizontal rígida (uma viga) e dois suportes, um em cada extremidade, para apoiá-la. Estes suportes suportam o peso descendente da ponte e qualquer tráfego que sobre ela viaje.
A ponte de viga mais simples poderia ser um tronco, uma prancha de madeira ou uma laje de pedra colocada ao longo de um riacho ou riacho estreito. As mais complicadas são geralmente construídas de aço ou concreto ou uma combinação das duas. Os elementos de concreto podem ser reforçados, pré-tensionados ou pós-tensionados.
Estrutura de uma ponte de viga típica.
No peso de suporte, uma ponte de viga suporta tanto tensão de compressão como de tensão.
Para entender como isto funciona, pense neste modelo simples ou experimente-o na sua garagem. Imagine pegar numa tábua e colocá-la em cima de dois tijolos. Esta é uma simples ponte em viga. Se você colocasse um peso pesado no meio da tábua, ela se dobraria. O lado superior dobraria para dentro sob a força da compressão, e o lado inferior dobraria para fora sob a força da tensão. Adicione peso suficiente, e a “ponte” eventualmente quebraria. O lado superior se dobraria e o lado inferior se partiria.
Com este exemplo, você pode entender os fatores que um engenheiro precisa considerar ao projetar uma ponte.
As pontes de viga são geralmente usadas para cruzar distâncias relativamente curtas (geralmente menos de 250 pés) porque ao contrário de outros tipos de pontes, elas não têm suportes embutidos. Os únicos suportes são fornecidos por píeres. Quanto mais afastados os suportes, mais fraca fica uma ponte de viga. Isto não significa que pontes de viga não podem ser usadas para atravessar distâncias mais longas, simplesmente requer que uma série de pontes de viga deve ser unida, criando o que é conhecido como um vão contínuo.
Lake Pontchartrain Causeway, Louisiana
- Carries: Quatro faixas de tráfego
- Cruzes: Lago Pontchartrain
- Localização: Metairie e Mandeville, Louisiana
- Construção: Ponte em viga contínua
- Comprimento: 23,87 mi (38,442 km)
- Altura: 15 pés
- Concluída: 1956 (sentido sul), 1969 (sentido norte)
Ponte de vigas mais longas e complexas são construídas usando muitas vigas alinhadas lado a lado com um tabuleiro na parte superior delas. As vigas principais podem ser vigas I (também conhecidas como vigas H), treliças, ou vigas de caixa. Elas poderiam atravessar metade da ponte ou todo o seu comprimento.
As pontes de viga são usadas para transportar pedestres, automóveis, caminhões e linhas férreas através de vãos de distância limitada. Elas são frequentemente usadas para sistemas de monocarril e sistemas de trânsito elevado. Elas também são valiosas para transportar cabos utilitários e tubulações em curtas distâncias para residências, comunidades isoladas e subdivisões.
Ponte: Muitas pontes de viga são estruturas históricas, e há limites de como as utilidades podem ser transportadas sobre elas. O estado de Connecticut, lar de muitas dessas pontes históricas, oferece orientações sobre como lidar com isso.
#2 – Ponte Truss
Ponte Chave Francis Scott – Baltimore, Maryland
- Carros: Quatro faixas de tráfego
- Cruzes: Rio Patapsco
- Localização: Baltimore, Maryland
- Construção: Ponte em forma de arco de aço contínuo através de treliça
- Comprimento: 8.636 pés
- Altura: 185 pés
- Concluída: 1977
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Uma ponte treliçada apresenta uma estrutura de elementos ligados que formam unidades triangulares. Uma treliça é usada porque é uma estrutura muito rígida que transfere a carga de um único ponto de uma ponte para uma área muito maior. As pontes treliçadas podem atravessar vãos mais longos que as pontes de vigas básicas.
Estrutura de uma típica ponte treliçada.
As pontes treliçadas apareceram muito cedo na história das pontes modernas. São relativamente económicas de construir porque utilizam materiais de forma eficiente.
As pontes de Treliças foram construídas principalmente de madeira no início do século XIX e lentamente mudaram para a construção em ferro em meados desse século. O aço tornou-se o padrão na década de 1880. Alguns estados continuaram a construir pontes de treliças de aço durante a década de 1930, enquanto outros as abandonaram mais cedo, optando por construir pontes de vigas e vigas de concreto.
Exemplos dessas pontes ainda existem em todos os Estados Unidos, mas o número está diminuindo porque estão sendo demolidas e substituídas por tipos mais modernos de pontes. Algumas pontes de viga são extremamente simples e utilitárias, enquanto outras utilizam detalhes de design mais elaborados.
Atrás da história, engenheiros experimentaram diferentes formas de pontes de viga, tentando encontrar melhores formas de resolver problemas particulares. Uma ponte treliçada pode ter um convés ou um leito de estrada no topo (treliça de convés), no meio (através da treliça), ou na parte inferior da treliça. Se os lados da treliça se estendem acima do leito da estrada mas não estão ligados, chama-se treliça de pônei ou treliça de meia passagem.
As pontes de treliça são atravessadas por pedestres, automóveis, caminhões, trilhos leves e trilhos pesados. São normalmente usadas para atravessar rios em vez de estradas. Pontes de Treliças têm sido historicamente usadas para transportar água e esgoto através de canos nos vãos. Ao longo dos anos, também foram acrescentadas linhas elétricas e de cabos. Grande parte desta infra-estrutura de utilidades está envelhecendo, e mesmo que a ponte não esteja sendo substituída, as linhas de utilidades geralmente precisam ser.
Note: É importante usar equipamentos seguros projetados especificamente para a manutenção sob a ponte ao atualizar a infra-estrutura de utilidades envelhecida sob as pontes treliçadas. Veja estes exemplos.
#3 – Cantilever bridge
Ed Koch Queensboro bridge – New York City
- Carries: Dez vias de tráfego, quatro superiores, seis inferiores, mais vias para peões & ciclistas
- Cruzes: East River
- Localização: Cidade de Nova Iorque (Manhattan para Queens)
- Construção: Ponte de dois tabuleiros
- Comprimento: 3.724 pés
- Altura: 130 pés
- Completado: 1909
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Estes tipos de pontes são construídas usando cantilevers, que são estruturas que se projetam horizontalmente no espaço, apoiadas em apenas uma extremidade. Para pequenas pontes pedonais, os cantilevers podem ser vigas simples. As pontes de cantilever maiores, concebidas para suportar o tráfego rodoviário ou ferroviário, utilizam treliças construídas em aço estrutural ou vigas caixão construídas em betão pré-esforçado.
Estrutura de uma ponte em cantilever.
Pontes de vigas cantiléver em aço foram um grande avanço de engenharia no século XIX, uma vez que podem percorrer distâncias superiores a 1.500 pés e são mais facilmente construídas em passagens difíceis, como estradas, vias fluviais profundas ou áreas povoadas, utilizando pouco ou nenhum suporte no solo.
Engenheiros constroem pontes cantiléver mais longas, acrescentando mais suportes. Isto distribui a carga entre eles, o que ajuda a alcançar um maior comprimento.
Pontes cantilever podem ser construídas sem trabalho falso por baixo e torres e cabos de apoio por cima. Este nível de simplicidade de construção é uma das suas grandes vantagens. São também de construção muito rígida, pelo que podem transportar cargas relativamente grandes, incluindo linhas férreas, o que é um uso comum para estas pontes.
Muitas destas pontes transportam utilidades através dos seus vãos em zonas urbanas densas. Veja este exemplo de um grande projeto que coordenou a instalação de uma variedade de utilidades, incluindo redes de fibra ótica, gás, água, extensas águas pluviais, águas residuais e linhas de comunicação seguras pelo governo em um único projeto.
#4 – Ponte em Arco
Ponte em Arco de Pedra – Minneapolis, Minnesota
- Carros: Pedestres e ciclistas
- Cruzes: Rio Mississippi
- Localização: Minneapolis, Minnesota
- Construção: 21 vãos em arco de pedra e um vão em treliça de aço
- Comprimento: 2.100 pés
- Largura: 28 pés
- Concluído: 1883
A ponte em arco é um dos tipos mais comuns de pontes. Elas entraram em uso há mais de 3.000 anos e permaneceram populares até a revolução industrial. Naquela época, a invenção do aço, concreto e outros materiais avançados ajudaram os engenheiros a desenvolver outros projetos de pontes modernas. No entanto, as pontes em arco continuam em uso até hoje, e com a ajuda de materiais modernos, elas podem ser construídas maiores do que eram no passado.
Uma ponte em arco tem pilares em cada extremidade e é moldada como um arco curvo ou pontiagudo. A engenharia de pontes em arco é baseada na transferência do peso da ponte e suas cargas parcialmente em um empurrão horizontal empurrado para trás pelos pilares em ambos os lados da ponte. Uma ponte mais longa pode ser feita a partir de uma série de pontes em arco, embora opções mais econômicas sejam tipicamente usadas hoje.
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Estrutura de uma ponte em arco simples.
Você sabia? É o arco em si que dá a sua força à ponte com o seu nome. Na verdade, um arco feito de pedra não requer argamassa.
Believe it or not, stone and wood arch bridges became very popular during the Roman Empire. Engenheiros romanos construíram mais de 1.000 pontes de pedra em arco na Europa, Ásia e Norte de África. Muitas dessas pontes permanecem de pé ainda hoje, demonstrando a sua força e durabilidade. Estruturas semelhantes foram das primeiras a servir uma função relacionada com a utilidade. Elas foram usadas para transportar água de fora das cidades para áreas urbanas, semelhante a como as pontes hoje transportam canos para transportar água de lugar para lugar.
Com o passar dos séculos, arquitetos medievais melhoraram os projetos anteriores, criando pontes em arco com pilares mais estreitos, barris de arco mais fino, arcos pontiagudos e vãos em arco aumentados. Arquitetos renascentistas não só construíram algumas das pontes mais estruturalmente sólidas da história, como também criaram algumas das mais belas. A Ponte Rialto em Veneza é um desses exemplos. Nos últimos 150 anos, pontes em arco maiores e mais ambiciosas foram construídas em ferro, aço e concreto.
A resistência e durabilidade das pontes em arco permitem que elas sejam usadas para transportar pedestres, veículos, trilhos leves e trilhos pesados, e como mencionado, algumas foram construídas para transportar água exclusivamente de um lugar para outro. Quando se trata de suportar utilidades modernas, as pontes em arco muitas vezes não são eficazes. É impossível suportar a infra-estrutura necessária dentro do arco, e colocá-lo ao longo da lateral de uma ponte pode ser desagradável e deixá-los expostos às intempéries.
Na verdade, a maioria dos estados oferece orientação sobre como as utilidades devem ser suspensas das pontes, e é difícil encontrar qualquer que ofereça conselhos sobre como fazê-lo em uma ponte em arco, exceto para este exemplo do estado de Washington.
#5 – Ponte de suspensão
Ponte de Portão de Ouro – São Francisco, Califórnia
- Carros: Seis faixas de tráfego, pedestres e ciclistas
- Conexões: São Francisco e Marin County, Califórnia
- Construção: Suspensão, arco de asnas e vias de acesso de asnas
- Comprimento: 8.981 pés
- Altura: 746 pés
- Completado: 1933
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Este tipo de ponte tem cabos de suspensão entre torres e cabos de suspensão pendurados nas torres, que seguram o tabuleiro. Os cabos de suspensão são ancorados em cada extremidade da ponte, e transportam a maior parte da carga.
Estrutura de uma ponte suspensa.
As complexas pontes suspensas de hoje evoluíram de versões simples que remontam ao século XV. Elas tinham cabos de suporte de carga, mas não tinham torres. As pontes suspensas mais básicas incluem corda, rede e outras pontes tecidas.
A primeira ponte suspensa de estilo moderno nos Estados Unidos foi construída na Pensilvânia, em 1801. Com o passar dos anos, as pontes suspensas tornaram-se populares, porque elas abrigavam grandes aberturas que outras pontes não conseguiam. Além disso, são mais baratas de construir porque usam menos material do que a maioria das outras pontes.
As pontes suspensas são mais resistentes a terremotos do que praticamente qualquer outro tipo de ponte. Além disso, é fácil atualizá-las para dar espaço para veículos mais largos ou faixas de tráfego adicionais. Também é relativamente fácil suspender cabos utilitários e linhas eléctricas em longas distâncias numa ponte suspensa.
Os negativos: a construção tende a ser muito rígida de modo a fazê-los resistir a ventos fortes, e a maioria não consegue aguentar o peso pesado dos comboios. Muitas vezes são necessários ganchos especiais para suportar infra-estruturas de serviços públicos em tipos complexos de pontes suspensas.
#6 – Ponte de arcada amarrada
Ponte de Fremont – Portland, Oregon
- Carros: Quatro faixas, dois decks de tráfego
- Cruzes: Rio Willamette e ruas
- Localização: Portland, Oregon
- Construção: Ponte de arcada amarrada
- Comprimento: 2.154 pés
- Altura: 381 pés
- Concluída: 1973
Uma ponte de arcada amarrada (também chamada ponte de arco de proa ou ponte de viga de proa) é um tipo de ponte que tem uma costela em arco em cada lado da pista (tabuleiro) e uma viga de amarração em cada um dos arcos que suportam o tabuleiro. As amarras verticais ligadas aos arcos suportam o tabuleiro por cima.
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Estrutura de uma ponte de arcos amarrados.
Este tipo de ponte pode ser pensado como uma cruz entre um arco e uma ponte suspensa. O estilo de construção combinado permite que a ponte seja construída com fundações menos volumosas do que as pontes em arco, o que significa que são uma grande opção para locais difíceis que requerem pilares elevados ou em locais onde o solo é instável. A construção em arco torna-as ideais para situações em que uma ponte precisa de ser construída fora do local, entregue e deslizada para o local. Isto não é possível com pontes suspensas.
Tied-arch bridges may have many benefits, but they are not perfect. Elas requerem soldas na conexão entre a costela do arco e as vigas de amarração e na conexão entre o arco e as amarras verticais. Estas soldaduras têm de ser reparadas regularmente, o que pode ser dispendioso, demorado e inconveniente. A construção e desenho deste tipo de ponte não é redundante, o que significa que se mesmo uma das duas vigas de ancoragem falhar, toda a estrutura irá ruir. Finalmente, as pontes de arco amarrado são mais caras de construir em comparação com os outros tipos de pontes do mesmo comprimento.
A simples construção deste tipo de ponte as torna boas para suportar tubos e cabos utilitários.
#7 – Ponte com cabos
Bob Graham Sunshine Skyway Bridge – Tampa Bay, Florida
- Carries: Quatro faixas de trânsito
- Cruzes: Baía de Tampa, Florida
- Construção: Ponte contínua de betão pré-esforçado com cabo de aço
- Comprimento: 1,1 milhas
- Altura: 430 pés
- Concluída: 1987
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À primeira vista, uma ponte fixa pode parecer uma variação de uma ponte suspensa, mas são estruturalmente diferentes. Ao contrário das pontes suspensas, as pontes suspensas por cabo não necessitam de ancoragens e não são necessárias duas torres. Em vez disso, os cabos podem correr da pista até uma torre que suporta todo o peso.
Estrutura de uma ponte suspensa por cabo.
O desenho básico da ponte suspensa por cabo remonta a quase 500 anos. Versões modernas começaram a ser construídas na Europa após a Segunda Guerra Mundial como substituições rentáveis de pontes danificadas durante a guerra.
A torre de uma ponte estaiada por cabo absorve e distribui todas as forças de compressão da ponte. Os cabos podem ser fixados à rodovia em diferentes padrões. Por exemplo, num padrão radial, os cabos estendem-se de vários pontos da estrada até um único ponto na torre. Em um padrão paralelo, os cabos se ligam tanto à pista e à torre em vários pontos separados.
Hoje, as pontes com cabos são uma escolha popular, pois oferecem todas as vantagens de uma ponte suspensa, mas com um custo menor para vãos mais curtos. Elas exigem menos cabo de aço, são mais rápidas de construir e incorporam mais seções de concreto pré-fabricadas. Os projetos para algumas destas pontes podem oferecer um fator de uau significativo.
Conclusão
Cada tipo de ponte serve um propósito diferente e pode ser usado para cobrir diferentes tipos de vãos e barreiras. Contudo, as pontes são mais do que apenas objectos utilitários. São também maravilhas de engenharia e coisas de beleza. Esperamos que esta visão geral o ajude a apreciar ainda mais os detalhes das pontes que você atravessa a cada dia.
Para ainda mais apreciação de pontes, confira nosso post sobre as Grandes Pontes Americanas.
