O engenheiro e professor (UFRJ) Ricardo Valeriano, autor do livro Pontes, falou à equipe de comunicação da Oficina de Textos sobre diversos aspectos envolvendo esse tipo de obra, descrevendo as diferenças entre recuperação e reforço de pontes e explicou a relação entre durabilidade e resistência de materiais. Outro ponto abordado por ele diz respeito às características da ponte Rio-Niterói – uma obra emblemática.
A Ponte Rio-Niterói: fundações “no mar”
Inaugurada em março de 1974, a Ponte Rio-Niterói é considerada uma das obras mais emblemáticas da engenharia nacional. Com 13,2 km de extensão, 72m de altura e 27m de largura, a ponte liga os municípios de Rio de Janeiro e Niterói (RJ) atravessando a Baía de Guanabara.
Segundo Valeriano, a obra possui uma característica interessante: o sistema de fundação construído em condições de mar, realizada a partir da cravação de tubulões de 2m de diâmetro, escavação da areia e dos materiais sedimentares, a instalação da armadura e a concretagem submersa.
É comum que a população leiga fique apreensiva com a ideia de se colocar o concreto em contato com a água, mas não há problema algum neste caso.
Claro que o concreto não deve ser misturado à água, mas neste caso foi feita uma concretagem submersa, que é uma técnica que expulsa a água.
A primeira camada de concreto que aparece na superfície é descartada e, então, se cravam as estacas metálicas com o concreto submerso.
Ricardo Valeriano
Solução com tubulões
A partir da solução com os tubulões, explica Valeriano, colocava-se dentro das estacas metálicas um outro tubo em concreto – técnica chamada de tubulão a ar comprimido com escavação manual. “Esse tipo de fundação conta com pessoas cavando manualmente até um limite máximo de trinta metros de profundidade, aproximadamente”.
Essa técnica foi empregada em algumas dezenas de fundações durante a construção da ponte. Já no vão central, onde haveria cargas muito maiores, foram realizadas outras soluções um “pouco mais especiais”, segundo o especialista.
“Os tubulões eram cravados de maneira diferente e, dentro dele, entrava uma ferramenta para romper a rocha. São as fundações mais profundas da ponte, numa ordem de 50m de profundidade”.
As fundações construídas no fundo do mar também não sofrem com a ação da água por serem elementos comprimidos. As estruturas que estão expostas é que exigem maior manutenção, conforme explica o professor.
“As vigas em concreto armado, que são estruturas que trabalham sobre flexão, por exemplo, são as peças que sofrem mais fissuração por conta da ação da água do mar e da maresia. São fissuras muito pequenas, mas suficientes para o ar e a umidade entrarem na estrutura e causar deterioração na camada de concreto”.
Tubulão com fuste pré-moldado (anteprojeto).
Sequência construtiva: a) camisa metálica cravada e escavada (1); b) tubulão pré-moldado (2) colocado no interior da camisa metálica; concretagem submersa da rolha ou selo (3); c) camisa metálica retirada; injeção lateral de cimento (4); d) tubulão concluído com o concreto (5) da parte superior e a armadura (6) de ligação com o bloco.
Tubulão com fuste pré-moldado (anteprojeto). Pormenores dos elementos pré-moldados do fuste. (Foto: Reprodução/Luiz Lebreiro/Livia Figueiredo/A Seguir Niterói)
Tubulão misto com estacas metálicas: a) camisa metálica crava (1); b) escavação do interior da camisa, com equipamento (2) provido de air-lift; c) colocação de gabarito enrijecedor (3) no interior da camisa; d) estacas metálicas (4) cravadas através do gabarito enrijecedor (3); e) retirada do gabarito; f) colocação de armação (5); enchimento com concreto submerso (6).
(Foto: Reprodução/Luiz Lebreiro/Livia Figueiredo/A Seguir Niterói)
Tubulão a ar comprimido com escavação tubada prévida: a) camisa metálica (1) cravada no solo; b) escavação no interior da camisa com equipamento provido de air-lift; c) tubulão de concreto armado parcialmente pré-moldado (3), com armação (5), colocado no interior da camisa metálica (1); d) escavação a ar comprimido no interior do tubulão de concreto, com auxílio de campânula (4); e) concretagem da base alargada e parte do fuste (6) sob ar comprimido; f) conclusão de concretagem a céu aberto (6), enchimento de areia (7) entre o tubulão e a camisa. (Foto: Reprodução/Luiz Lebreiro/Livia Figueiredo/A Seguir Niterói)
O Comunitexto localizou as imagens acima através da matéria do site A Seguir Niterói, cedidas pelo Engenheiro Luiz Lebreiro, que trabalhou nos serviços de construção da subaquática da ponte. Confira a matéria completa sobre o trabalho na Ponte, até debaixo d’água.
Há tipos de pontes “mais” e “menos” duráveis do ponto de vista estrutural?
Essa não é uma questão de fácil resposta, conforme explica Valeriano. Isto porque há fatores que influenciam na durabilidade da obra, como os materiais utilizados e o sistema estrutural escolhido.
Em se tratando de resistência mecânica, ou seja, da capacidade desses materiais suportarem determinada carga, a resistência do concreto armado, do concreto protendido e da estrutura metálica é crescente. Isso significa que, dentre esses três materiais, a estrutura metálica é o material mais resistente.
Porém, em termos de resistência às ações do tempo, a relação é inversamente proporcional. “O aço resiste muito menos do que o concreto armado e o protendido. O concreto protendido é o que apresenta maior resistência ao tempo dentre eles, uma vez que o concreto está comprimido e protegendo o aço”, explica. “A estrutura metálica requer muito mais manutenção”.
Outro aspecto que deve ser considerado é o sistema estrutural da obra. Os quatro sistemas mais comuns atualmente são: por cabo suspenso (ou ponte pênsil), o sistema estaiado, por vigas e por arcos.
“Essas estruturas vão ganhando robustez nessa ordem. A menos robusta seria a pênsil, que é mais delicada e mais sujeita a deterioração”.
Recuperação e reforço de pontes
Os processos de recuperação dessas obras dependem desses aspectos para serem realizados. No caso de uma ponte construída em concreto armado, por exemplo, em que a parte mais superficial da obra é atingida pelo meio externo e começa a sofrer deterioração, a solução é remover a camada de cobrimento comprometida – ou seja, a camada de concreto que protege o aço – e escovar a armadura metálica para remover toda a oxidação.
Essa seria uma típica obra de recuperação. Que é diferente de uma obra de reforço, segundo explica o autor. “Existem recuperações em que há necessidade de reforço, mas consertar uma estrutura para que volte a ficar como era antes da agressão é uma coisa”, esclarece Valeriano. “Já o reforço acontece quando é necessário dar um pouco mais de capacidade para a estrutura”.
O autor saliente que há casos em que uma ponte em boas condições, sem deterioração grave, precisa de reforço para suportar um aumento de carga. “Isso acontece quando a estrutura da ponte é mais antiga”, diz.
Uma das primeiras pontes em estrutura metálica do País
Um exemplo dado pelo professor é o de uma ponte que liga as cidades de Valença a Vassouras, no estado do Rio de Janeiro, passando sobre o rio Paraíba do Sul. Ele conta que a ponte, construída em arcos atirantados, foi inaugurada em 1864 – época bem anterior à invenção o automóvel.
“Ela era utilizada basicamente para se cruzar o rio por carruagem”, conta. “Talvez seja uma das primeiras pontes em estrutura metálica do país”.
A Ponte do Desengano, de nome oficial Ponte Barão de Juparanã (Foto: Reprodução/Biblioteca Digital Luso-Brasileira)
A obra foi recuperada e, mais de um século e meio depois, ainda está em uso. Uma parte da estrutura foi substituída por uma ponte ferroviária moderna, onde passam vagões de uma transportadora de minério.
“A recuperação foi muito bem cuidada a ponto de não modificar o aspecto da estrutura, preservando a estética da ponte e sua característica de obra histórica”, afirma o professor, que estudou o assunto e visitou as obras de recuperação.
O cenário não é tão animador em relação a outras pontes do país. “No Brasil, a manutenção das pontes não é frequente ou tão bem feita. Mas essa é a realidade da maioria das obras de engenharia do país”, afirma Valeriano.
A nossa vantagem é que a maioria das pontes brasileiras são estruturas robustas, feitas em concreto armado e em concreto protendido.
Nos Estados Unidos, por exemplo, há uma centena de milhares de pontes construídas em estrutura metálica, que são estruturas menos robustas.
Isso significa que temos pontes mais confiáveis, ainda que recebam menos manutenção do que seria o ideal.
Ricardo Valeriano
Confira abaixo a entrevista com o autor:
Saiba mais sobre pontes
As pontes são consideradas obras de arte especiais em Engenharia. Aos olhos do artista Monet, também. Ele pintou seis vezes a ponte japonesa de seu jardim, em Giverny. O autor começa o livro citando Montgomery Schuyler, jornalista e crítico de arquitetura: “quando a história de nosso tempo for escrita, a posteridade vai nos conhecer não por uma catedral ou templo, mas por uma ponte”.
Pontes vem atender, com excepcional qualidade, a uma lacuna no ensino de Engenharia no Brasil, ao propiciar ao leitor uma extensa obra original sobre componentes, materiais, geometria, concepção e dimensionamento de superestruturas de pontes.
O que sustenta uma ponte? Como se constrói uma ponte? Como se vence o vão sobre a água? O dimensionamento deverá responder.
Ao apresentar o histórico de diferentes tipos de pontes e seus conceitos, são destacados os elementos de composição, sistemas estruturais, principais ações que atuam na superestrutura, forma e geometria e comportamento dos materiais, familiarizando o leitor para etapas mais abstratas: o cálculo de tensões e solicitações e do comportamento estrutural, as propriedades de seção transversal, o comportamento da viga sob flexão, linhas de influência, trem-tipo, protensão de vigas e análise no estado-limite.
O livro é uma obra inédita na literatura técnica brasileira, que tem como foco principal a estrutura das pontes, consideradas obras de artes especiais da engenharia.
Confira a degustação da obra clicando aqui.
Capa do livro “Pontes”, publicação da Editora Oficina de Textos
Sobre o autor Ricardo Valeriano
Ricardo Valeriano é graduado em Engenharia Civil pela Universidade Federal Fluminense em 1985, com mestrado (1989) e doutorado (1995) na área de Estruturas do Programa de Engenharia Civil da COPPE/c.
Professor Associado do Departamento de Estruturas da Escola Politécnica da Universidade Federal do Rio de Janeiro, atua na graduação da Engenharia Civil e no Programa de Projetos de Estruturas (PPE) destinado ao mestrado profissional.
