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Pós-Graduação Lato Sensu em Engenharia Civil
Trabalho de Conclusão de Curso
Concreto Protendido:
Sua Grande Importância no Brasil e no Mundo
Aluno: Luis Sérgio Q. Bizanha
Brasília
2015
Índice
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................ 1
2. BREVE HISTÓRICO DO CONCRETO PROTENDIDO.............................................. 2
3. A HISTÓRIA DO CONCRETO PROTENDIDO NO BRASIL.......................................5
3.1. Pós-tração................................................................................................. 5
3.2. Pré-tração................................................................................................. 7
4. EUGÈNE FREYSSINET........................................................................................ 9
5. ROBERTO ROSSI ZUCCOLO............................................................................... 15
6. MATERIAIS...................................................................................................... 23
6.1 Concreto.................................................................................................... 23
6.2. Aço............................................................................................................ 28
7. PONTE ESTAÇÃO ESTAIADA SANTO AMARO.................................................... 33
7.1. Concepção do Projeto............................................................................... 34
7.2. Infraestrutura............................................................................................ 35
7.3. Mesoestrutura.......................................................................................... 35
7.4. Superestrutura.......................................................................................... 36
7.5. Mastro....................................................................................................... 37
7.6. Estaiamento.............................................................................................. 38
7.7. Mezanino.................................................................................................. 39
7.8. Elevadores Contíguos................................................................................ 40
8. ANÁLISE DAS SOLUÇÕES ADOTADAS................................................................ 41
8.1. Considerações para a Concepção do Projeto........................................... 41
8.2. A Protensão do Mastro............................................................................. 42
8.3. Tubulões dos Apoios 170 e 171................................................................ 43
8.4. Protensão Provisória dos Vãos de Equilíbrio............................................ 44
8.5. Superestrutura.......................................................................................... 44
8.6. Considerações Finais................................................................................. 46
9. BIBLIOGRAFIA.................................................................................................. 47
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1. Introdução
Na segunda metade do século passado observa-se um desenvolvimento e crescimento
sem precedentes das infraestruturas no âmbito mundial, o qual reflete exigências cada vez
maiores geradas pela sociedade. O ritmo de progresso é mais acelerado nos países
industrializados, o que motiva ainda mais o desenvolvimento da ciência e da tecnologia,
trazendo consigo um crescimento na indústria da construção e na aplicação de novos métodos
e técnicas.
O concreto protendido começou a ser desenvolvido ainda no século XVIII, mas apenas
1928 sofreu uma evolução significativa. Foi Eugène Freyssinet, um engenheiro civil francês
especialista em estruturas que desenvolveu um método que permitia ultrapassar as limitações
da fraca resistência do concreto à tração, tornando-se assim um dos maiores nomes da
construção civil e considerado por muitos o “pai” do concreto protendido. A utilização de
armaduras protendidas em estruturas de concreto se consagrou como técnica construtiva no
Brasil em meados do século XX, introduzida pelo engenheiro civil Roberto Rossi Zuccolo,
incluindo hoje obras com mais de 50 anos.
O concreto é um dos materiais mais importantes na construção civil. A grande vantagem
deste material é que a sua confecção é extremamente acessível, uma vez que todos os
materiais necessários estão facilmente disponíveis em qualquer região. Mas uma vez que o
concreto não apresenta propriedades de compressão e tração semelhantes, é necessário
melhorar o seu comportamento através da protensão (compressão prévia) aplicada nas regiões
onde ocorrem as tensões de tração. O concreto protendido apresenta resistências duas a três
vezes superiores às que são apresentadas pelo concreto armado. Isto acontece porque os aços
usados nos cabos de protensão apresentação resistências que podem chegar a ser cinco vezes
mais fortes do que as apresentadas pelos aços utilizados no concreto armado.
A grande vantagem econômica da utilização do concreto protendido é o fato do
aumento de preço da utilização deste material ser largamente compensado pelo acréscimo de
resistência conseguido, sua possibilidade de construir vãos de maiores dimensões e a utilização
mais fácil da pré-moldagem.
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2. Breve Histórico do Concreto Protendido no Mundo
O uso aliado de aço à pedra ou argamassa, com o objetivo de se aumentar a resistência
do conjunto às solicitações, é bastante antigo. Em 1770, surgiu a primeira associação do aço
com pedra natural, em uma igreja em Paris, cujas vigas deveriam transferir cargas elevadas da
superestrutura para as fundações. A estrutura foi construída a partir da pedra natural
preparada (cortada, furada para enfiação das barras de aço e com a superfície tratada), na qual
a armadura foi colocada posteriormente.
Com o surgimento do cimento Portland, em 1824, na Inglaterra, chamado de “pedra
artificial”, tornou-se possível se inverter a sequencia de fabricação: a armadura era cortada,
dobrada e amarrada antes, e a “pedra” era feita posteriormente. Foi a partir de então que se
deu realmente o desenvolvimento do concreto estrutural (concreto armado e protendido)
mundialmente. Não só os ingleses, mas também franceses e alemães partiram para a
fabricação do cimento e para o desenvolvimento de suas próprias tecnologias para isso, de tal
forma que, em meados do século 19, a possibilidade de se reforçar peças de concreto com
armaduras de aço já era conhecida mundialmente.
A primeira aplicação da protensão do concreto se atribui ao engenheiro norte-americano
P. A. Jackson, cuja patente foi registrada em 1872. Tratava-se de um sistema de passar hastes
de ferro através de blocos e de apertá-los com porcas.
Em 1877, o americano Thaddeus Hyatt tirou conclusões importantes a respeito do
concreto, principalmente no que diz respeito ao seu funcionamento em conjunto com o aço e
ao efeito da aderência entre os dois materiais, comprovando hipóteses sobre a posição correta
da armadura nas peças de concreto, em sua região tracionada.
Em 1886, o alemão Matthias Koenen desenvolveu um método empírico de
dimensionamento de alguns tipos de construção em concreto armado. Foi ele quem concluiu
que, no concreto armado, o ferro deveria absorver as tensões de tração, enquanto o concreto
as de compressão.
No final do século 19, houve diversas tentativas de se criar métodos de protensão,
porém sem êxito, uma vez que a retração e a fluência do concreto ainda eram desconhecidas e
causavam a perda da protensão.
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No começo do século 20, a partir dos estudos iniciados por Koenen, Mörsch desenvolveu
os fundamentos da teoria do concreto armado, cuja essência é válida até hoje. Foi também no
início do século que Koenen e Mörsch perceberam que a retração e a deformação lenta do
concreto eram os fatores responsáveis pela perda do efeito da protensão em casos diversos já
ensaiados.
Foram, então, diversas as tentativas de se aplicar a protensão no concreto, incluindo
inclusive o uso de cordas de piano tensionadas na fabricação de pranchas de concreto, por K.
Wettstein, em 1919. Porém, foi somente em 1928 que surgiu o primeiro trabalho consistente
sobre concreto protendido, quando foi realizada a introdução do aço de alta resistência na
execução de protensões, pelo engenheiro francês Eugène Freyssinet. Ate então, outras
experiências com concreto protendido haviam sido feitas tracionando-se aço doce, cujo
resultado era insatisfatório ao se considerar as perdas lentas de protensão. Porém, o resultado
alcançado por Freyssinet foi uma verdadeira revolução, considerada inclusive por muitos
engenheiros como uma ideia que não daria futuro.
Freyssinet conseguiu superar algumas deficiências até então existentes no uso da
protensão de estruturas, chegando a resultados excelentes, tanto no sentido de se economizar
aço, quanto tecnicamente. Os aços por ele usados tinham forma de arames trefilados, com
resistência à ruptura de 15.000 a 18.000 kgf/cm² e possibilidade de tracionamento sob tensões
de até 12.000 kgf/cm². As perdas lentas costumavam chegar a aproximadamente 20% da
tensão inicial de protensão, de forma que a tensão restante nos cabos, de 8500 a 10000
kgf/cm², foi considerada eficiente e econômica para justificar o emprego desta tecnologia, cujo
princípio é usado até os dias de hoje.
Novas contribuições e inovações foram surgindo, principalmente pelos engenheiros
alemães e em 1938 foram construídas as primeiras pontes em concreto protendido da
Alemanha, na forma de viadutos sobre as autoestradas. Os processos de Freyssinet, com feixes
constituídos de fios de 5 mm, com licença adquirida na Alemanha pela empresa Wayss &
Freitag AG, o processo da empresa Dyckerhoff & Windmann (Dywidag), com barras de aço St
600/900 de 25 mm de diâmetro e o processo Leoba, de Leonhardt e Baur, com ancoragens
especiais para feixes e com cabos concentrados para forças de protensão muito elevadas
também fizeram partes dessas inovações.
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O emprego do concreto protendido em obras tornou-se possível com o lançamento de
ancoragens e equipamentos especializados para protensão, por Freyssinet, em 1939, e Magnel,
em 1940. A partir daí, o desenvolvimento do concreto protendido evoluiu rapidamente no
mundo todo, principalmente no final da década de 40. A escassez de aço provocada pela
Segunda Guerra Mundial na Europa abriu o caminho para o uso do concreto protendido no
período de reconstrução que seguiu a guerra, uma vez que uma tonelada de aço de protensão
possibilitava a construção de muito mais estruturas do que o aço comum possibilitaria.
A aplicação do aço de alta resistência na protensão de estruturas tornou possível novos
métodos de construção e permitiu a construção de novos tipos de estruturas em concreto, as
quais não poderiam ser concebidas sem a protensão. Gustave Paul Robert Magnel, engenheiro
civil e educador belga, criou entre 1940 e 1942 um processo particular, utilizando o concreto
protendido sem aderência. Em 1948, escreveu o primeiro livro sobre concreto protendido.
A primeira obra oficialmente realizada com concreto protendido foi projetada por
Freyssinet em 1941, a ponte sobre o rio Marne em Lucancy, cuja construção terminou em 1945.
No Brasil, a primeira obra em concreto protendido foi a Ponte do Galeão, executada em
1948, no Rio de Janeiro (ligando a Ilha do Governador à Ilha do Fundão), com 380 m de
comprimento – na época a mais extensa do mundo. Todos os materiais e equipamentos para a
protensão do concreto foram importados da França, na ocasião. Os cabos de protensão eram
fios lisos envolvidos por duas ou três camadas de papel Kraft. Os fios e o papel eram pintados
com betume e a técnica representava o que conhecemos atualmente como a protensão “sem
aderência”. Foram usados na obra cabos de 12 fios φ 5 mm, conhecidos como cabos de 20 t de
força.
O desenvolvimento acelerado do concreto protendido deu-se a partir de 1949, tendo
várias aplicações em pontes e grandes estruturas. Os processos da Dywidag e Leoba sofreram
novos desenvolvimentos e novos tipos de aços de protensão favoreceram a criação de novos
processos.
A primeira grande obra em viga contínua, denominada Ponte Obere Badstrasse, foi
construída na Alemanha em 1949 por F. Leonhardt e W. Baur, apresentando cabos
concentrados constituídos por fios e vão principal com 96 metros sobre o canal do Neckar, em
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Heilbronn. Sobre o mesmo canal, Leonhardt e Baur construíram também a primeira ponte
ferroviária, de laje oca, esconsa e com cinco vãos.
Ulrichv Finsterwalder desenvolveu a primeira ponte construída em balanços sucessivos
com auxílio de protensão, processo de construção que se desenvolveu rapidamente por todo
mundo.
Outros destaques importantes na história do concreto protendido são as primeiras
conferências sobre concreto protendido, realizada no ano de 1950 em Paris, pela FIP
(Fédération Internacionale de La Précontraint) e a publicação em 1954 do primeiro livro de
envergadura sobre concreto protendido (“Spannbeton fur die Práxis”), pelo autor Fritz
Leonhardt, engenheiro alemão que contribuiu muito no desenvolvimento do concreto
protendido nas ultimas décadas.
3. A História do Concreto Protendido no Brasil
No Brasil, esse sistema construtivo tardou a chegar. Segundo Vasconcelos (1985), a
história do concreto protendido no Brasil deve ser dividida em pós-tração e pré-tensão, pois
essas duas modalidades entraram no país em épocas distintas e em condições diversas.
3.1. Pós-tração
A pós-tração, foi a primeira modalidade introduzida no Brasil, onde a protensão nos
cabos é feita após a cura do concreto. A primeira obra em concreto protendido do Brasil,
executada nessa modalidade, foi a ponte do Galeão no Rio de Janeiro, construída em 1948 com
utilização do sistema Freyssinet, tendo materiais como o aço, as ancoragens, os equipamentos
e até mesmo o projeto importado da França.
A Companhia Siderúrgica Belgo – Mineira foi a primeira na fabricação do aço de
protensão no Brasil, no ano de 1952, e a segunda ponte executada em concreto protendido no
país, a ponte de Juazeiro, já utilizou em sua protensão o aço brasileiro.
A princípio eram fabricadas apenas três categorias de aço: 115/125, 125/140 e 140/160,
onde os fios, fornecidos em rolos de diâmetro pequeno (60 ou 85 cm) necessitavam de um
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endireitamento antes de sua utilização, além de possuírem tensões internas que prejudicavam o
seu comportamento na peça protendida.
Ponte do Galeão no Rio de Janeiro, em 1948.
O tratamento térmico de alívio de tensões veio em 1958, melhorando assim o
desempenho do aço. Também nesse ano, iniciou-se a fabricação de diâmetros de 7 e 8 mm,
sendo que este último teve pouca aceitação na época e hoje em dia, sua produção é bastante
limitada, geralmente utilizado somente em casos especiais.
Na década de 60, começaram a aparecer as cordoalhas de dois, três e sete fios, e estas,
estão gradativamente substituindo os fios isolados de diâmetros 5, 7 e 8 mm e praticamente já
não são mais utilizados em outros países, pois essas cordoalhas, comparadas aos fios, são mais
econômicas.
A Belgo – Mineira continuou se aprimorando na fabricação de aço e em 1974 adquiriu o
“know-how” da Sommerset Wire Company, a fim de fabricar aços estabilizados, em que o
tratamento térmico era aplicado ao aço sob tensão elevada, produzindo assim aços de baixa
relaxação (RB) em oposição aos aços utilizados até antão, de relaxação normal (RN) e essa
nova tecnologia permitiu reduzir consideravelmente as perdas progressivas de protensão que
até então eram superiores aos 15% admitidos nas primeiras obras, segundo estudos da época.
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Atualmente no Brasil, são produzidos tanto os aços RN quanto os RB, porém, há uma nítida
preferência pelos últimos.
Entre os anos de 1958 e 1968, a Indústria de Arames Cleide S.A., que desde 1933
produzia arames, passou a fabricar também o aço duro de diâmetro de 5 mm para concreto
protendido e a dividir o mercado com a Belgo – Mineira. Algumas obras importantes do Brasil
que utilizaram esses arames foram a ponte sobre a represa Jurumirim, os reservatórios
cilíndricos de água potável da Avenida Santo Amaro e de Arthur Alvim em São Paulo, o Museu
de Arte Moderna de São Paulo (MASP) e o Edifício 5a Avenida, ambos na Avenida Paulista.
Segundo Vasconcelos (1985), em 1968 houve uma fusão entre a Cleide e a Belgo –
Mineira, que durou somente até 1974, onde a Cleide continuou sua produção até o ano de
1980, quando abandonou o mercado. A partir de 1980, a Belgo – Mineira voltou a ser a única
produtora de fios de aço, cordoalhas e aços estabilizados para protensão no Brasil.
Em 1977, para a execução das pistas de decolagem do Aeroporto Internacional do
Galeão no Rio de Janeiro, foram utilizadas barras filetadas de Ø 16 mm (aço 145/160 em rolos
de 2,80 m de diâmetro e comprimento até 500 m) importadas da Alemanha e a partir dessa
obra a Siderúrgica Barra Mansa passou a fabricar o aço filetado CP 85/105 com Ø de 32 mm, e
posteriormente também as barras lisas de Ø 19 mm, esses últimos exclusivamente para a
Protendidos Dywidag Ltda, representante da patente Dywidag no Brasil.
3.2. Pré-tração
Segundo Vasconcelos (1985), a aplicação da pré-tração no Brasil começou cinco anos
depois da pós-tração e por esse motivo é importante apresentá-las em separado. Apesar de ser
uma ideia tão antiga quanto as aplicações práticas do concreto armado, foi o engenheiro
alemão Ewald Hoyer que estudou por vários anos, desenvolveu e patenteou o sistema
denominado “Sistema Hoyer”, que por sua vez foi estudado pelo engenheiro Ruben Duffles
Andrade, responsável por conquistar a cessão de direitos de uso desse processo no Brasil em 3
de Dezembro de 1951.
Desde então, Duffles que já tinha um contato com Hoyer, começou a receber desse,
grande número de informações e fotografias que lhe possibilitaram preparar um artigo, que foi
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publicado no Boletim do DER sob o título de “Novo Material de Construção: concreto de cordas
de aço, concreto protendido sistema Hoyer ou Concreto Hoyer”.
Duffles, a fim de explorar comercialmente a Patente Hoyer, fundou em 17 de Setembro
de 1952 a empresa “Concreto Protendido Ltda”, desativada em Dezembro de 1982, era restrita
a fabricação de caixas d’água domiciliares por razões trabalhistas.
Segundo Vasconcelos (1985), Duffles foi o primeiro no Brasil a produzir peças de
concreto protendido de fio aderente, denominado hoje de pré-tração, após ter praticamente
reinventado esse sistema, uma vez que ainda não existiam no país as matérias primas utilizadas
por Hoyer, como cimento de alta resistência e aços de cordas de piano. Também foi pioneiro no
uso de cordoalhas no Brasil, no final do ano de 1959, fazendo dele próprio o traçado dos fios,
colocando na cordoalha tantos fios quantos fossem necessários pelo seu cálculo. Mesmo depois
que a empresa Belgo – Mineira começou a fabricar cordoalhas, Duffles continuou a produzi-las
também, analisando preços e investimentos nos estoques.
Com o passar dos nos, os fios ganharam diâmetros maiores e os primeiros a utilizar fios
de Ø 5 mm na protensão por simples aderência foram Paulo Lorena da SOBRAF (Sociedade
Brasileira de Fundações), em 1957, fabricando estacas de seção 20 x 20 cm para uso próprio
em fundações e Vasconcelos, da PROTENDIT, entre 1957 e 1958, atuando em galpões
industriais em “shed” e estacas de seção 15 cm até 8 m de comprimento.
Em 1964, em Curitiba, foi fundada a empresa PROTENSA, subsidiária da Construtora
MARNA, pioneira no sul do país na produção de vigas protendidas de pontes, tendo seu maior
desenvolvimento nos anos 70.
Em 1965, em São Bernardo do Campo, no estado de São Paulo, foi fundada a CINASA –
Construção Industrializada Nacional S/A, inicialmente subsidiária da Construção Rabello,
executava painéis com acabamento final, e posteriormente se dedicou a fabricação exclusiva de
peças pré-moldadas protendidas de fio aderente, tendo como destaque a fabricação de vigas
com seção transversal em Y de abas largas de 2 metros, usadas como telha.
A SOBRAF, que antes atuava somente em fundações, ingressou na fabricação de pré-
moldados, inicialmente com o nome semelhante SOBRAP – Sociedade Brasileira de Pré-
moldados, que não se firmou por muito tempo, adotando então o nome de sua subsidiária
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CONSID (Construtora Siderúrgica) e teve como destaque a telha W, com seção transversal em
forma de trapézio com pequenas abas.
Hoje, são inúmeras as empresas de pré-moldados no país, tendo como destaques em
São Paulo:
REAGO Indústria e Comércio S.A.;
S.C.A.C.;
C.P.M.;
Munte Construção Industrializadas Ltda;
B.R.C. Pré-moldados Ltda;
Morales, Consultoria de Pré-moldados S.C. Ltda
E ainda:
Premo e Precon, em Belo Horizonte;
Beltram em Salvador;
PREMAG e Stahlton no Rio de Janeiro e,
Pré-concretos S.A. Indústria e Comércio em Porto Alegre.
Atualmente, o menor número de operações de protensão pelo uso de maiores áreas de
aço em cada cabo, a melhor aderência ao concreto e a facilidade de alojamento dos fios
protendidos, facilitando o adensamento do concreto, são as principais vantagens para a
preferência do emprego de cordoalhas RN e RB em relação aos fios lisos, que hoje são
utilizados mais em peças de pequenas dimensões, como vigotas para lajes ou terças de
telhados, painéis para lajes, placas finas e elementos para caixilhos de concreto.
4. Eugène Freyssinet
Eugène Freyssinet (13 de Julho 1879 – 8 Junho de 1962) foi um engenheiro estrutural e
civil francês e grande arquiteto do século 20, onde obteve grandes destaques nos avanços
técnicos e tecnológicos conseguidos para o concreto. Dentre outras investigações, desenvolveu
métodos de análise da reologia dos concretos e de aplicação prática, em obra, dos sistemas de
vibração e de compactação mecânicas das argamassas de cimento ainda em estado plástico.
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Foi o grande pioneiro do concreto protendido, no qual aço e cimento trabalham em seus
estados limites de tração e de compressão (respectivamente), aumentando em demasia a
resistência final da peça concretada quando endurecida. O resultado é a possibilidade de vencer
maiores vãos nos quais até então apenas as estruturas metálicas são aplicadas.
Freyssinet aos 75 anos de idade.
Freyssinet nasceu em Objat, Corrèze, França em 13 de Julho de 1879. Trabalhou na
École Nationale 10a10 Ponts 10a Chaussées em Paris, França, onde desenhou várias pontes até
a intervenção da Primeira Guerra Mundial. Seus tutores inclui Charles Rabut. Serviu no exército
francês 1904-1907 e novamente 1914-1918 como um engenheiro de estrada.
Seu projeto mais significativo foi a extensão de três Pont 10a Veurdre perto de Vichy,
construído em 1911. Na época, os 72,5 metros (238 pés) de vão foram a mais longa até agora
construído. A proposta de Freyssinet foi para três vãos de treliça de concreto armado, e foi
significativamente menos caro do que o design de arco de alvenaria padrão. O projeto foi usado
tomadas para levantar e ligar os arcos, efetivamente introduzir um elemento de pré-esforço. A
ponte também habilitou Freyssinet a descobrir o fenômeno da fluência no concreto, em que o
concreto deforma com o tempo, quando colocado sob estresse. Relativamente a esta ponte,
Freyssinet escreveu: “Eu sempre amei mais do que qualquer outro dos meus projetos, e de
tudo o que a guerra destruiu, é o único cuja ruína me causou dor real”.
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Pont 11a Veurdre, Vichy.
Ele serviu como o diretor de Obras Públicas em Moulins, a partir de 1905. Ele também
atuou como engenheiro de estrada no centro da França de 1907 até 1914.
Trabalhando para Claude Limousin até 1929, Freyssinet projetou uma série de
estruturas incluindo um arco ponte em Villeneuve-sur-Lot de 96,2m (315 pés), e vários grandes
telhados de concreto de concha fina, incluindo hangares de aviões em Orly. Nesse projeto
também incluiu navios de carga construídos de concreto. É com esse projeto de hangares, do
início da década de 1920 que Freyssinet é lembrado. Segundo Gonçalves (2010), o engenheiro
e arquiteto francês é reconhecido pelas estruturas parabólicas de um par de hangares para
abrigar dirigíveis e pequenas aeronaves no antigo aeroporto de Orly, na França. A mesma
autora prossegue dizendo que as soluções arquitetônico-estruturais aqui usadas extinguem por
completo a relação histórica entre pilar e viga (ou entre parede e teto) ao fundir estes mesmos
elementos em um só composto, que faz as vezes tanto de contorno estrutural de ambos os
hangares quanto de solução arquitetônica, simultaneamente. Estas construções de Freyssinet
em Orly representam a primeira oportunidade de uso de fôrmas reaproveitáveis derivadas de
um novo processo de escoramento e, por assim dizer, de um novo processo construtivo. Cada
hangar possui 86 metros de largura total e vãos livres internos de 75 metros, 56 metros de
altura e 144 metros e comprimento, dimensões possíveis apenas de serem atingidas em função
da curvatura acentuada dos arcos abobadados estruturais, e do seu sistema construtivo.
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Hangares no aeroporto de Orly.
Seu projeto de 1919, em St Pierre 12a Vauvray, novamente aumentou o recorde para o
período de um arco de concreto, com 132 m (435 pés) arcos ocos, concluída em 1923.
Sua maior estrutura foi a Ponte de Plougastel com três vãos idênticos de 180 m (592
pés) cada, concluída em 1930. Aqui ele estudou fluência em mais detalhes e desenvolveu suas
ideias de pré-esforço, tirando uma patente em 1928. Sobre o Rio Elórn, nas proximidades de
Bern, sua construção estendeu-se por quatro anos, de 1926 a 1930. No entanto, quatorze anos
mais tarde, em 1944, sofreu vários e sérios danos devido aos incidentes arrasadores
provocados pela Segunda Grande Guerra. Somente quando esta é dada por terminada, iniciou-
se um trabalho cuidadoso e completo de reparo estrutural, sendo a ponte reaberta ao público
tempos depois. A Ponte possui arcos sequenciados de concreto ao longo de seu eixo
longitudinal e atinge 888 metros de margem a margem. Cada um dos vãos vencidos tem
dimensões aproximadas de 188 metros e o tabuleiro superior alcança 9 metros de largura após
sua recuperação. A construção também é pensada para acontecer por etapas, tanto é fato que
o sistema de fôrmas e de escoramento, após a primeira utilização, é totalmente reaproveitado
nos arcos subsequentes (o que agiliza a velocidade da obra e contribui para a redução de
custos).
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Ponte de Plougastel, 1930.
Embora Freyssinet tenha feito muito para desenvolver concreto protendido, ele não era
seu inventor. Outros engenheiros como Doehring havia patenteado métodos para pré-esforço,
já em 1888, e o mentor de Freyssinet, Rabut, construiu mísulas de concreto protendido.
Contribuição fundamental do Freyssinet foi reconhecer que somente alta resistência pré-esforço
do fio poderiam contrariar os efeitos da fluência e relaxamento, e desenvolver fixações e outras
tecnologias que tornaram o sistema flexível o suficiente para ser aplicada a muitos tipos
diferentes de estruturas.
Tendo deixado Limousin, ele montou sua própria empresa para construir torres de
energia elétrica de concreto protendido, mas o negócio falhou.
Em 1935, ele usou de pré-esforço para consolidar a estação marítima de Le Havre que
estava ameaçando liquidar além do reparo. Freyssinet introduziu vigas de concreto protendido,
e subiu os edifícios estaleiro. Após esse sucesso, ele ingressou na empresa de Campenon-
Bernard e passou a projetar várias pontes protendidas.
Muitos dos projetos do Freyssinet eram novos e elaborados por sua vez, alguns deles
tanto que nunca foram construídos, como o Phare 13a Monde, uma torre 2.300 pés planejado
para a Feira Mundial de 1937 em Paris. De acordo com Leonardo Troyano, “a sua capacidade
de criação, invenção e pesquisa e sua não conformidade com as ideias e doutrinas existentes
fizeram dele um dos engenheiros mais notáveis na história da engenharia”.
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Freyssinet inventou e patenteou, em 1939, o sistema de cabos de aço em paralelo
tensionados por macacos hidráulicos especiais e bloqueados por cunhas de ancoragem. O
desenvolvimento e fabricação de peças teve lugar durante a guerra.
“No início da guerra, em setembro de 1939, eu percebi o progresso mais decisivo e
significativo que ocorreu com o reforço tensionado desde 1928, com a criação de órgãos para
filho tensa do grupo âncora, usando o fenômeno de auto-bloqueio em cunhas”.
As Pontes Marne, construídas em Luzancy (1945) e Esbly (1948) demonstraram a
possibilidade de sua nova tecnologia, o concreto protendido, permitir a simplificação dos
contornos e a diminuição das cargas. Além disso, é um método eficiente e econômico de
associar elementos pré-frabicados numa estrutura monolítica. Suas 14a14ias ganharam força
com a introdução da técnica de juntas de betonagem para aduelas pré-fabricadas, conjugadas
com o uso de pré-esforço exterior. A pré-fabricação teve, deste modo, um sucesso excepcional
em todo o mundo e continua ainda em evolução. Para a Ponte Tancarville (1953), propôs uma
estrutura de tirantes múltiplos firmados com cabos, para travessia sobre os 600 m de largura
do rio Sena.
Quarenta anos mais tarde, a Ponte da Normandia, junto a Tancarville, foi construída
sobre o rio com um vão livre de aproximadamente 900 m e há expectativas de.construção de
pontes com até 3.000 m de vão livre, usando materiais atuais com a combinação de tirantes e
técnicas de protenção. Também projetou muitas barragens espetaculares com a sua tecnologia
como as de Beni Bahdel Dam na Algéria,Erraguène na Argélia, Sefid Roud no Irã (com um arco
único com a altura de 200 m) e Soulages na França. O escoramento da gare marítima de Le
Havre (1934), as ensecadeiras pré-moldadas do porto de Brest, o dique pré-moldado no porto
de Boulogne, a fábrica Vandellos em Espanha, os containers de transporte de resíduos
nucleares de Mons d’Arrée, na Bretanha, o complexo desportivo de Montreal, são exemplos
espetaculares de sua obra.
Eugène Freyssinet achava que tinha o dever de construir pelo menos custo para a
comunidade. Se sentia com uma responsabilidade social quando via trabalho ou materiais
desperdiçados. Essa obsessão com o custo mais baixo vai o levou a preferir o concreto aos
materiais tradicionais, alvenaria ou aço, por ser mais barato, mesmo que tenha deficiências.
Toda a sua vida, Eugène Freyssinet procurou utilizar o concreto para o seu pleno potencial,
enquanto proibindo-o de se manifestar deficiências. Como declarou um de seus colaboradores,
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Chaudesaigues Jean, era um apaixonado construtor que queria tirar o melhor proveito do
material.
“Eu nasci construtor. Impor às formas materiais nascidos de minha imaginação é para
mim tanto uma necessidade imperiosa e uma fonte de alegria sem fim”. Sua paixão foi
construir absolutamente e absorver toda a sua energia durante a sua longa carreira, 57 anos.
Mais engenheiro que arquiteto, com sua nova técnica em concreto conseguiu introduzir
vários trabalhos arquitetônicos inovadores. Seus projetos caracterizaram-se por uma procura
experimental harmônica entre materiais e espaços trabalhando dentro dos limites de tecnologia.
A associação de seu concreto protendido com estruturas alargadas permitiu-lhe considerável
multiplicidade e diversidade das aplicações de sua técnica e a construção de edifícios
excepcionais, em várias partes do mundo, tais como plataformas de alto mar, estruturas e
secadeiras nucleares, tanques de água, óleo e de gás natural, silos de milho ou de minério,
aparelhos de apoio em carga ou pós-tensionados usando tendões, tubos e tubulações pré-
moldadas, oleodutos de pressão, grandes hangares de aeroportos sem suportes intermédios,
viadutos, edifícios residenciais e industriais e monumentos. Morreu aos 73 anos, em 8 Junho de
1962, mundialmente famoso, reconhecido como um dos maiores engenheiros projetistas da
história da engenharia civil, em São-Martin-Vesubie, França.
5. Roberto Rossi Zuccolo
Se a Escola de Belas Artes da universidade Federal do Rio de Janeiro ajudou a
desenvolver o concreto armado e Niemeyer, em particular, fez o cálculo estrutural avançar nas
formas livres, a Universidade Presbiteriana Mackenzie em São Paulo apresentou como novidade
o protagonismo do concreto protendido. Zuccolo foi um dos grandes nomes a entrar na história.
Mesmo vivendo apenas 43 anos, realizou quase duas mil obras. Entre os engenheiros, é
lembrado como, possivelmente, a maior autoridade em concreto protendido no seu tempo no
Brasil.
Roberto Zuccolo nasceu em São Paulo, em 26 de abril de 1924. Ainda criança, mudou-se
para o Rio Grande do Sul, voltando a São Paulo para se preparar para entrar na faculdade.
Cursou engenharia civil no Mackenzie, onde se formou em 1946. Logo que saiu da faculdade,
criou a empresa Escritório Técnico de Estruturas de Concreto.
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Zuccolo na Universidade Mackenzie, em 1953.
Entre seus primeiros clientes estava o departamento de engenharia do Banco Nacional
Imobiliário (BNI). Miguel Juliano, que foi desenhista do BNI, conheceu Zuccolo no final dos
anos 1940. “Trabalhavam no banco vários engenheiros saídos do Mackenzie, como Toledo Piza
e Roberto Monte”, ele relembra.
Após receber, e aceitar, uma proposta para trabalhar meio período na Caixa Econômica
Federal, o que lhe permitiria fazer o curso de arquitetura, Juliano alugou uma sala dentro do
escritório de Zuccolo. Poderia, assim, continuar fazendo trabalho extra. Nessa época, apareceu
muito trabalho. Na maioria das vezes, Zuccolo calculava a estrutura, Piza fiscalizava a obra e
Juliano era o responsável pela arquitetura.
O arquiteto se lembra de um episodio revelador. O desenho de Juliano para uma casa
na Rua José Cândido de Souza, no Jardim Novo Mundo, tinha a configuração que ele mesmo
chama de “bloquinho”: um caixote térreo com estrutura de concreto independente. Quando
Zuccolo viu aquilo, disse: “Não vou deixar você fazer isso. A cliente é minha amiga e não vai
gastar dinheiro assim. Essa casa pode ser apoiada diretamente na alvenaria”. Juliano conta que
foi difícil convencê-lo a seguir o projeto. “Nós demos a ele a noção do moderno em
arquitetura”, relembra o arquiteto.
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Dois anos após se formar, em 1948, ele passou a lecionar mecânica aplicada às
máquinas na Universidade Mackenzie. No ano seguinte, tornou-se professor assistente da
cadeira de estabilidade das construções, estrutura metálica e de madeira, também na
engenharia civil, mesmo curso em que em 1951 foi professor de pontes e grandes estruturas de
concreto armado.
Mas a relação entre o engenheiro calculista e os arquitetos estreitou-se em 1953: depois
de lecionar na Faculdade de Engenharia Civil do Mackenzie, ele assumiu a cadeira de sistemas
estruturais da Faculdade de Arquitetura da mesma instituição. Na arquitetura, Zuccolo lecionou
por mais de 15 anos, até sua morte. Foi professor de todos os arquitetos modernos saídos do
Mackenzie e alinhados com a escola paulista. Esse grupo cuja linguagem arquitetônica foi criada
basicamente a partir da estrutura é formado, entre outros, por Fábio Penteado (turma de
1953), Paulo Mendes da Rocha, João De Gennaro e Alfredo Paesani (todos de 1954), Pedro
Paulo de Melo Saraiva (1955), Francisco Petracco (1958) e Decio Tozzi (1960).
Espontaneamente, os ex-alunos sempre se recordam dele. Para Mendes da Rocha, por
exemplo, “Zuccolo tem uma história maravilhosa. Foi um ilustre engenheiro do século 20,
indispensável para todo o desenvolvimento das técnicas construtivas no país. Ele foi uma
espécie de Eugène Freyssinet.
Entrevista de Mendes da Rocha em PROJETO DESIGN 316, junho de 2006: “Nós
tínhamos uma reverência enorme por ele. Na ocasião, estava realizando as primeiras
experiências com o concreto protendido e fazia o seguinte: entrava em concorrência com o
projeto já esboçado, como era permitido, e desenvolvia uma variante para apresentar depois.
Ele ganhava a concorrência e mostrava a variante, que custava metade do preço, feita com
concreto protendido. Fez, assim, várias pontes e viadutos, com êxito empresarial”.
Entre os mackenzistas, Saraiva foi o que talvez tenha realizado mais trabalhos com o ex-
professor. Com dois anos de formado, Saraiva chamou Zuccolo para participar do concurso da
Assembleia Legislativa de Santa Catarina. A equipe era composta ainda por Mendes da Rocha e
Paesani. O projeto apresentado por eles consistia em uma torre apoiada em apenas quatro
pilares com balanços para todos os lados. Além de ser a primeira vitória que obtiveram em
certames, o edifício inaugura, ainda que timidamente e turvado pelo forte elemento do térreo e
pelo volume do plenário, a clareza estrutural miesia na que foi incorporada nos desenhos da
nova geração. Apesar de completamente detalhado, o prédio não foi construído.
18
Cinco anos mais tarde, Saraiva e Mendes da Rocha criaram com Zuccolo a sede da CNI
(1962), no Setor Bancário Norte de Brasília, com solução estrutural assemelhada. Zuccolo e
Saraiva fizeram muitos outros edifícios juntos, a maioria prédios residenciais em altura, como os
edifícios Porto Fino (1961) e Porto Velho (1961, com Francisco Petracco), em Santos, SP, e o
Solar do Conde (1962, com José Maria Gandolfi), em São Paulo.
Prédio do CNI (1962), no Setor Bancário Norte.
E ainda o ginásio na cidade de Eldorado Paulista (1956) – “um dos poucos da época
com estrutura protendida”, lembra Saraiva – e a Faculdade de Geologia e Paleontologia da USP
(1961).
Mas antes disso tudo, um ano depois do concurso catarinense, o jovem Saraiva realizou
dois marcos do movimento arquitetônico local com o auxílio de Zuccolo. O primeiro deles é o
edifício 5ª Avenida (1958), na Avenida Paulista. Trata-se de um prédio comercial, uma lâmina
cujo projeto foi resultado de concurso julgado pelo IAB. Realizado juntamente com Juliano, o
desenho possui o mérito de ser precursor na adoção de somente duas linhas estruturais
paralelas, em vez de três. O resultado foi possível graças ao uso de vigas protendidas (somente
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no maior vão). As lajes possuem espessura de quatro centímetros e nervuras em ambos os
sentidos. Zuccolo começava a dominar a tecnologia da protensão, inventada em 1924.
Cortes do Edifício 5ª Avenida (1958).
No mesmo ano em que projetou o edifício 5ª Avenida, em 1958, ele criou a empresa
Serviços de Engenharia de Protensão (SEP), que tinha um acordo com a francesa Société
Technique pour l’Utilisation de 19a Précontrainte (Stup) e representava a patente do método
Freyssinet, prestando assistência técnica na execução das obras no Brasil. Contudo, até então o
método era mais adotado em estruturas de pontes e viadutos.
O 5ª Avenida foi um dos primeiros edifícios comerciais do mundo a utilizar a técnica: lá,
o vão era de 11 metros (com 7,2 no sentido longitudinal) e balanços de 1,1 metro nas laterais.
A inovação estrutural chegou aos ouvidos do empreendedor do edifício que, assustado,
contatou Telêmaco Van Langendonck, professor da Escola Politécnica, para avaliar a pertinência
do cálculo de Zuccolo. Quem conta é Juliano. Na época, foi ele quem informou Zuccolo de que
Telêmaco faria uma visita com o empreendedor à obra e ele deveria acompanhar. “Eu não sou
menino, Juliano”, ele teria respondido, furioso.
20
O mackenzista torcia o nariz para o colega da Poli, por questões geracionais e
ideológicas. Mesmo contrariado, explicou o projeto e acompanhou o “consultor”. No final da
visita, Telêmaco sentenciou: “Podem fazer, está tudo certo”. Depois do episódio, Zuccolo
mudou de opinião a respeito do colega e eles até se aproximaram.
Ele era muito sério no trabalho mas também era um gozador nato. A construção do 5ª
Avenida foi realizada por Adolpho Lindemberg, que é integrante e colaborador da TFP
(Tradição, Família e Propriedade), uma organização ultradireitista de cunho católico. Nas
reuniões com Lindemberg, Zuccolo fazia questão de provocá-lo, sugerindo ser quase íntimo de
Stalin.
Outro marco criado por Saraiva e Zuccolo também em 1957 foi o projeto para o
concurso do Clube Paulistano, que ficou em segundo lugar. Ao contrário do trabalho vencedor,
de Mendes da Rocha e De Gennaro, era composto por um pavilhão regular, paralelo à Rua
Colômbia. Ele inaugura a proposta de edifício genérico: uma grande cobertura pavilhonar, de
desenho exato e estrutura com poucos apoios, que abriga em seu interior todo o programa em
pequenos volumes.
Proposta de Saraiva e Júlio Neves para o Paulistano (1958): o início do edifício genérico.
21
Essa temática, depois adotada por Vilanova Artigas e quase todo o seu séquito, ficou
patente no projeto da casa Ivo Viterito (1962), de Artigas. Ele mesmo conta: “Certa ocasião,
entrou em meu escritório uma senhora de idade, de óculos, madame Viterito, e me disse: ‘Me
disseram que o senhor é um arquiteto muito conhecido, muito bom, e eu queria fazer uma casa
de presente para meu filho que vai se formar em medicina’. Fiquei pensando: decerto, a velha
senhora não sabe o que é um arquiteto. [...] Nós nos comovemos tanto com a velha senhora
que o calculista, o homem que calculou este concreto, nem me cobrou o serviço. Uma estrutura
apoiada em quatro pontos, quatro colunas e duas vigas que correm para um lado e outro. [...]
colegas meus, arquitetos, viram nela algumas soluções que podíamos transformar em solução
para a casa paulista”.
O engenheiro calculista da casa Viterito foi Zuccolo. Além desse projeto, ele criou com
Artigas o ginásio de Utinga (1963), em Santo André. Inicialmente, o cálculo previa utilizar vigas
pré-fabricadas, o que não deu certo. Outro arquiteto que tem uma parceria extensa com
Zuccolo foi Elgson Ribeiro Gomes, que, após colaborar com Heep em São Paulo, estabeleceu-se
em Curitiba.
Casa Ivo Viterito (1962), de Artigas: quatro pilares de edifício genérico.
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Zuccolo morava no Alto do Sumaré e circulava pela cidade em uma Kombi. “Muitas
vezes fui com ele buscar os filhos no Caetano de Campos”, lembra Saraiva. O escritório de
Zuccolo ficava na rua João Adolfo, 118, em um apartamento adaptado. Lá trabalhavam entre
20 e 25 profissionais.
Além da matriz estrutural, uma pista sobre a afinidade entre os arquitetos e Zuccolo
pode ser creditada a sua opção política. Naquela época, para os integrantes do Instituto de
Engenharia (do qual ele era sócio), o IAB era um covil de comunistas. Sem nunca ter se filiado
ao partido, o engenheiro era simpatizante e contribuidor. Quem recolhia a contribuição de
Zuccolo ao partido, passando mensalmente em seu escritório, era Rubens Beyrodt Paiva,
engenheiro formado no Mackenzie e seu contraparente. Não se sabe se por temor político ou
por gozação, sempre que se hospedava em um hotel, Zuccolo usava o codinome Ronito Monte.
Em Brasília, onde desenvolveu diversos projetos, ele tinha um ritual. Chegava no hotel,
punha o robe e ia até a varanda; lá, abria a vestimenta (sem nada por baixo) e gritava: “Sarah,
cheguei!”.
Mas as coisas apertaram depois de março de 1964. No dia 31, quando o rádio que ficava
no escritório sintonizado na Eldorado noticiou o golpe militar, Zuccolo arremessou com violência
uma caneta no aparelho e gritou “Malditos!”. Dentro de seu escritório era produzido material
subversivo, que a equipe distribuía na rua.
Ainda em 1964, temendo ser preso, o calculista foi a Londres com a desculpa de ver o
funcionamento de um novo reator atômico. Ficou por lá meses. Pormenor da construção da
ponte Roberto Rossi Zuccolo, mais conhecida como ponte Cidade Jardim. Nessa ocasião, o
engenheiro Cyro Laurenza, que trabalhava com ele – “foi um pai para mim”, emociona-se -,
assumiu seu lugar, lecionando na arquitetura do Mackenzie.
Mas tal como a influência de Zuccolo entre os mackenzistas, deveria ser estudada a
atuação de Mario Franco como professor da FAU. Aliás, ambos têm o mesmo perfil profissional.
“Nunca tivemos muito contato. Quando começamos a nos aproximar, e até marcamos uma
viagem juntos ao Canadá, ele morreu”, lembra Franco. Um fulminante câncer na garganta
matou Zuccolo em uma semana, em abril de 1967. Alguns dias antes de ser internado,
atravessou a Avenida 9 de Julho, na altura de seu escritório, correndo, sem olhar para os lados.
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Guiando um DKW, Juliano quase o atropelou. “Você tá louco, Zuccolo!”, gritou, enquanto o
calculista continuava em disparada.
Perguntado por que outros arquitetos não trabalhavam com Zuccolo, Saraiva responde
que “ele era um homem de pontes”. E por esses projetos é mais lembrado. A ponte da Cidade
Jardim, em São Paulo, acabou sendo batizada com seu nome.
6. Materiais
O concreto vem gradativamente perdendo espaço para o aço nas construções pós-
modernas. Muitos fatores estão tornando cada vez mais desfavorável a utilização do concreto
em obras de grande porte, dentre eles: tempo de execução das obras, o que muitas vezes influi
no custo e resistência mecânica e complicações durante o processo construtivo, exigindo assim
um maior número de profissionais envolvidos e tornando a obra mais suscetível á erros
humanos. Apesar de estar se tornando uma opção secundária, o concreto foi de importância
ímpar para formação plástica de obras com teor escultórico, e até hoje seu efeito de
acabamento final não pode ser comparado com o do aço, sendo, provavelmente, muitas vezes
descartado das estruturas principais apenas pela funcionalidade construtiva, não por uma opção
estética.
6.1. Concreto
O concreto foi de fundamental importância para o desenvolvimento do estilo moderno
na historia da construção civil e arquitetura, e este material, não inicialmente, mas ao longo dos
anos, teve no Brasil um terreno muito fértil ao seu profundo conhecimento, gerando técnicas e
profissionais mundialmente reconhecidos em trabalhos de infraestrutura, como barragens,
oleodutos e pontes entre outros. Áreas que exigem conhecimento na utilização de grandes
volumes de material e portanto, técnicas incomuns.
Assim como o concreto aparente utilizado pelos modernistas sofreu grande repulsa
inicial, Augusto Carlos de Vasconcelos coloca que as estruturas semitransparentes, feitas em
ferro e vidro, também não foram vistas com bons olhos pela população, mas, no segundo caso,
as vantagens construtivas eram enormes, economia, padronização, pré-fabricação, grandes
vãos, grande capacidade de carga e sobretudo grande velocidade na execução. Porém o ferro
24
possuía desvantagens com relação à alvenaria produzida até então: durabilidade, conservação,
aspecto e textura. Assim, sendo desenvolvido o cimento, palavra originada do latim
“cementum”, uma espécie de rocha natural romana; parecia muito natural se fazer a fusão
destes dois materiais. Utilizar a grande resistência do primeiro com as vantagens consolidadas
da alvenaria. O emprego em conjunto destes dois materiais já havia ocorrido em forma de
tirantes em, alguns monumentos públicos romanos, porém a primeira obra a utilizar o concreto
armado como conhecido hoje, provavelmente tenha sido na França em 1849, não sendo citada
pelo autor nenhuma obra especifica. A ideia de se misturar barras metálicas a argamassa ou
pedra é datada por Vasconcelos desde os períodos romanos, onde durante a recuperação das
ruínas de uma terma, em Caracalla, Roma, notou-se a existência de barras de bronze dentro de
uma argamassa composta de pozzolana, gerando vãos maiores do que os comuns a este
material.
Após a criação de indústrias que produzissem o chamado Cimento Portland, em 1855,
na Alemanha, a primeira utilização pública designada cimento armado foi em 1920 com o
engenheiro francês Joseph Louis Lambot. Presume-se que suas experiências tenham se iniciado
por volta de 1854 e suas primeiras produções se tratavam de barcos cuja uma fina malha de
ferragens recoberta por cimento substituía com muito mais qualidade a madeira que
constantemente se deteriorava. Expondo suas experiências em uma feira internacional seu
trabalho, inicialmente não chamou a atenção nem de pessoas ligadas à produção naval nem
tanto da construção civil, mas sim de um produtor de mudas cujo problema da umidade
também afetava seus vasos de madeira. Joseph Monier, paisagista e horticultor, não estava em
nada ligado à invenção do então cimento armado, mas por sua abordagem extremamente
simples e de grande divulgação, a de um comerciante que vendia peças produzidas por si
mesmo, Joseph acabou sendo considerado pela enciclopédia britânica como o inventor de fato
do primeiro sistema de concreto armado.
Nesta nova fase de experimentação e conhecimento do concreto foi justamente um
advogado, Thadeus Hyatt, ‘dotado de grande capacidade inventiva’, que livre de maiores
buscas técnicas se propôs a entender como empiricamente se portava tal material e as
conclusões de seus ensaios que começaram por volta de 1850, mas foram publicados apenas
em 1877, são as seguintes:
1- O concerto deve ser considerado como um material de construção resistente ao
fogo.
25
2- Para que a resistência ao fogo seja garantida, o ferro deve estar totalmente
envolvido pelo concreto.
3- O funcionamento em conjunto do concreto com o ferro chato ou redondo é perfeito
e constitui uma solução mais econômica do que com o uso de perfis como
armadura.
4- O coeficiente de dilatação térmica dos dois materiais e suficientemente igual.
5- A relação dos modos de elasticidade deve ser adotada igual a 20.
6- Concreto com o ferro do lado tracionado presta-se não somente para estruturas de
edificações como também para construção de abrigos.
Conclusões semelhantes, provavelmente sem prévio conhecimento, foram alcançadas
muito tempo depois também por franceses e alemães. Mas a expansão do concreto armado
pelo mundo se deu de fato pelo engenheiro alemão Gustavo Adolpho Wayss, que tendo
adquirido o direito de reproduzir o sistema patenteado por duas empresas alemãs, se dedicou a
produzir diversos ensaios para demonstrar através de provas de carga as imensas vantagens do
novo sistema. Sistema que ainda era visto com suspeita e desconfiança. Após diversas
experiências com corpos de cargas o engenheiro responsável Mathias Koenen chegou à
conclusão prática de que a função das barras de ferro era absorver os esforços relacionados à
tração enquanto que o próprio concreto se encarregava de resistir às compressões.
No Brasil, a inserção do concreto armado encontrou grandes vantagens na questão da
mão de obra. Uma vez que proveniente da revolução industrial, este sistema era executado de
forma muito mais onerosa no território europeu e americano, onde o processo exigia uma série
de máquinas como betoneiras, vibradores, bombas lançadoras, e demais maquinários, o que
aqui foram facilmente substituídos pela força do homem.
Segundo Vasconcelos, a tecnologia do concreto no Brasil se concretizou de maneira
empírica e certas vezes problemática. A necessidade de aplicação deste sistema ao longo do
século XX, nas mais diversas áreas da construção, ocorreu de maneira ampla por todo o
mundo; não havia nada que substituísse com qualidade as propriedades do concreto armado. O
início da normatização desta tecnologia no Brasil se deu com a criação do então Gabinete de
Resistência dos Materiais da Escola Politécnica de São Paulo, 1899. Um embrião do que se
tornaria o IPT, Instituto de Pesquisas Tecnológicas. A partir daí foram feitos os primeiros
ensaios de resistência dos diferentes tipos de materiais aplicados na construção. Em um
segundo período, a partir de 1920 aproximadamente, o IPT já possuía três grupos de trabalho:
26
aglomerantes e concretos, metais, e madeiras; já havia então cimentos de fabricação nacional e
as obras de concreto armado tinham atuação de grandes empresas estrangeiras catalisando
assim o processo de adaptação de todas as técnicas ao Brasil. Mas foi em 1961, com os estudos
de Francisco de Assis Basílio, que a tecnologia do concreto foi de fato teorizada, sua obra
classificava o concreto em três níveis de responsabilidade tecnológica.
Basílio separa esta evolução tecnológica nos respectivos períodos: anterior a 1930, com
a execução de muitas obras, até mesmo barragens, com concreto dosado empiricamente e de
qualidade bastante reduzida; de 1930 a 1958, onde a tecnologia básica foi largamente
empregada de maneira generalizada, elevando o concreto e despejando por calhas, exigindo
assim, um concreto mais fluido e portanto de qualidade reduzida; e partir de 1958, com a
construção da Barragem do Funil, Rio Paraíba do Sul, onde engenheiros estrangeiros difundiram
uma tecnologia mais avançada no Brasil.
Esta graduação técnica do concreto elucida o quão além das qualidades estruturais
relativas a edifícios habitáveis o concreto pode atingir. A descoberta e o desenvolvimento deste
material se mostrou um grande passo na história da construção, e deve-se salientar que
quando tratamos de edifícios públicos cuja opção estrutural não é o concreto, diversas vezes
isso ocorre por questões meramente práticas não tecnológicas, ou seja, existe hoje a
capacidade de se vencer grandes vãos com o concreto, o que não existe são maneiras tão
eficientes de fazê-lo.
Vasconcelos, que foi introdutor do curso extracurricular de concreto protendido no Brasil
em 1956, até o surgimento do concreto protendido, as peças de aço possuíam grande
vantagem na construção civil justamente devido sua possibilidade de ser fabricada na usina e
colocada em obra apenas para a montagem, o que posteriormente, no caso do concreto
protendido, também se tornou possível e até mais viável uma vez que as peças poderiam ser
produzidas com maior rigor de qualidade na indústria. Podiam ser produzidos pilares, vigas,
lajes, painéis de vedação e até blocos de fundação; peças que possuíam a vantagem de vencer
grandes vãos com seções muito menores do que o concreto armado, e que estando mesmo sob
o carregamento máximo não apresentavam fissuras. O concreto armado também pôde ser
produzido em usinas, porém suas vantagens não chegavam perto da tecnologia do aço para a
pré-fabricação.
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O primeiro sistema de concreto protendido para estruturas fabricado no Brasil era o
‘Sistema Freyssinet’ , onde eram utilizadas balizas internas a peça de concreto e apenas após a
cura do material que se protendiam os cabos. A injeção de concreto dentro das bainhas se dava
apenas para proteção das cordoalhas de aço, não aderindo propriamente o aço ao concreto.
Tratava-se de um sistema precário e de difícil execução; sistema que ficou conhecido como
pós-tração. O sistema de peças pré-tencionadas foi introduzido no Brasil pelo próprio
Vasconcelos, sendo inicialmente testado em estacas de fundações. Peças essas que
necessitavam do aço apenas para seu transporte e manuseio. Isto ocorreu até que fosse
comprovada a segurança de não escorregamento dos cabos protendidos, e no fim seu sistema
funcionou superando os padrões alemães, local onde Vasconcelos mantinha estreito contato
com profissionais e tecnologias desenvolvidas.
O Concreto de Alto Desempenho (CAD), obtido na Noruega na década de 50 e
introduzido no Brasil na década posterior, possui características técnicas que vão além das
capacidades do concreto comum, não apenas no quesito resistência mecânica como também
durabilidade. O grande problema causador da deterioração do concreto comum é sua
porosidade, uma vez que este material se porta de maneira permeável à água e aos gases, as
reações químicas decorrentes desta infiltração acabam por condenar qualquer estrutura que
esteja exposta sem tratamentos periódicos. No caso do CAD, uma vez que sua densidade é
maior, sua exposição a agentes agressivos se torna muito reduzida, podendo ser aplicado em
situações adversas sem maiores problemas, e mais importante do que isso, buscando uma
análise voltada ao tema explorado aqui, seus valores de resistência mecânica são
exponencialmente elevados.
A designação do CAD é avaliada segundo os níveis de resistência do material; enquanto
os concretos comuns, aplicados de maneira ordinária, possuem faixas de resistência em torno
de 18 a 21 Mpa1, o CAD classe I possui resistência entre 50 e 75 Mpa; classe II, entre 75 e 100
Mpa; classe III, entre 100 e 125 Mpa; classe IV, entre 125 e 150 Mpa e classe V, acima de 150
Mpa. Segundo o professor da Escola de Engenharia de São Carlos, da USP, Jefferson Liborio,
responsável pelo Laboratório de Materiais Avançados à Base de Cimento (LMABC), dentro do
Departamento de Engenharia de Estruturas, sua equipe conseguiu produzir um concreto cuja
resistência à compressão chegou aos 145 Mpa em um dia, e 220 Mpa após três dias. Dados que
demonstra quão evoluída está a tecnologia do Concreto de Alto Desempenho com relação ao
Concreto Comum. No concreto comum, sua cura completa leva 28 dias para atingir no máximo
50 Mpa. Contudo, na década de 80, também em condições de laboratório, H. H. Bache2
28
conseguiu produzir um concreto cuja resistência aos 28 dias alcançou 280 Mpa. Este feito se
deve a relação água/cimento utilizada pelo engenheiro: 0,16, enquanto na maioria dos
Concretos de Alto Desempenho esta relação é de 0,30.
A tecnologia envolvida nos CAD’s se baseia praticamente na adição de dois novos
produtos em sua composição: os redutores de água e a sílica ativa. A água no concreto pode
ser o elemento mais prejudicial a sua resistência, uma vez que haja sobra de água no processo
de hidratação do cimento, esta água ira evaporar deixando poros no interior da massa fazendo
desta uma massa ‘aerada’ e portanto com muitos pontos sem resistência mecânica. A adição
dos chamados superplastificantes, além de diminuir a quantidade de água, muitas vezes
confere ao concreto a qualidade de auto-adensante. Uma vez que este aditivo aumenta a
fluidez da massa, elimina-se a necessidade dos vibradores para compactar o concreto na fôrma.
No caso da sílica, este elemento se porta como um agregado de tamanho até cem vezes menor
do que uma partícula de cimento, fazendo desta nova composição um material muito mais
denso do que o cimento comum. Este cimento com adição de sílica ativa se chama Cimento
Pozolânico, enquanto o cimento comum é conhecido como Portland.
6.2. Aço
O aço, material frequentemente utilizado em edifícios de grande porte, apesar de
durante a obra não oferecer maiores dificuldades no processo de montagem, passa por
processos de controle de qualidade semelhantes aos que o concreto deve se submeter, porém,
agora com a vantagem de não o ser mais durante a execução do edifício; o que resulta em uma
obra mais rápida e segura, principalmente no campo da estrutura. Existem mais de 3500 tipos
diferentes de aços, sendo ¾ destes foram desenvolvidos nos últimos 20 anos.
O metal mais abundante na natureza é o minério de ferro, e supõe-se que a primeira
vez que se obteve a fusão e manipulação deste metal, foi na Ásia Menor, em 1500 a.C. As
primeiras produções de ferro fundido se deram em pequena quantidade e com grande custo,
principalmente no Oriente Médio. Até o fim da Idade Média, estas produções se limitavam a
armaduras, espadas, machados, arados e demais artigos que serviam de ferramentas, mas
nunca em artigos de dimensões expressivas.
No Egito, a obtenção do ferro ocorria da queima do mineral com madeira e carvão
vegetal, esta queima ocorria com abanos para acelerar a combustão. Na Espanha o sistema
29
desenvolvido já fornecia o chamado ‘ferro doce’, um ferro maleável pronto para sua utilização
na bigorna, até hoje este é um termo habitual. Este sistema ficou conhecido como Forja Catalã
e consistia em um forno que utilizava um fole manual e cujas paredes eram destruídas após
suas 5 horas de fundição, tendo assim de ser produzido outro forno posteriormente. Apesar de
ainda rudimentar, este processo se mostrou muito mais eficiente que os demais, sendo
difundido pela França, Alemanha e Inglaterra. No século XV, com a criação do ‘Forno
Stuckofen’, com altura de 3 metros, a fundição ocorria em maior quantidade, porém o processo
era feito em duas etapas: do primeiro forno obtinha-se o ferro fundido, ou ferro gusa, para
então no segundo forno se obter o ferro doce.
A evolução gradual dos fornos foi o que propiciou o aumento de utilização do ferro no
período industrial. A substituição de carvão vegetal por mineral; fornos com 10 metros de
altura; a invenção de uma máquina a vapor que inseria ar sob pressão e demais outros feitos
ao longo de 200 anos elevaram consideravelmente a qualidade e a quantidade do ferro utilizado
no processo industrial.
Ao longo dos anos o barateamento da produção e a obtenção de um ferro cujo teor de
carbono era maior, aumentando sua resistência mecânica e também ajudando a liquefazer o
minério, trouxe grandes consequências ao mundo. Uma vez que o material se tornou mais
resistente e mais plástico, houve a possibilidade de, na virada do século XIX, se produzir os
primeiros perfis metálicos em forma de ‘U, T, I e L’ assim como as chapas metálicas, com isso a
utilização do, agora, aço nas diversas áreas se tornou mais consistente, prática e precisa.
O próximo passo foi à produção em larga escala de metais e máquinas, o que gerou os
motores a explosão e ficou conhecido como ‘Segunda Revolução Industrial’. Juntamente com o
desenvolvimento da petroquímica e a utilização industrial da eletricidade o mundo passou a
viver uma fase inédita e eternizada.
A grande evolução na produção do aço ocorreu em 1856, quando as fundições passaram
a produzir diretamente o aço fundido, não sendo a inserção do carbono um processo a parte na
produção do ferro. Isso ocorreu de forma empírica, não teórica, mas alguns anos depois com
estudos de química mais aprimorados, este processo que ocorria em um meio muito ácido, com
altos índices de fósforo, prejudicando a qualidade do aço, tornando-o mais frágil, passou a ser
produzido com um revestimento básico sobre as fôrmas. Esta descoberta de Sidney Gilchrist
30
Thomas tornou a produção do aço quantitativamente maior e com menor custo pois agora
jazidas de ferro com alto teor de fósforo também podiam ser exploradas.
Na Inglaterra a produção de ferro fundido passou de 17.350 toneladas, em 1740, para
2.701.000toneladas, em 1852. Cresceu cerca de cento e cinquenta vezes, graças ao progresso
da tecnologia, ao seu comercio exterior bem desenvolvido e também, ou principalmente, pelo
privilégio geológico de possuir, em territórios economicamente próximos, jazidas de minério de
ferro e de carvão de pedra, que resultou na localização dos complexos siderúrgicos
independentes de florestas próximas.
No Brasil, as condições para produção do aço não se mostraram as mais favoráveis.
Com 55% do minério de ferro concentrado no estado do Pará e 42% no estado de Minas
Gerais, as reservas deste minério somam a quinta maior do mundo com o maior teor de pureza,
porém no caso das reservas de carvão mineral, além de não se situarem próximos as de ferro,
a qualidade deste carvão é muito baixa, tendo o mesmo de ser lavado e misturado a carvão
estrangeiro para que sua queima atinja a caloria necessária.
As primeiras produções nacionais se deram em 1917, na companhia Ferrum, Rio de
Janeiro, mas em 1920, com a visita do então Rei da Bélgica, foi concretizada, em Belo
Horizonte, a instalação da Companhia Siderúrgica Belgo-Mineira cuja produção se restringia a
fios, arames farpados e perfis leves, sendo apenas no ano de 1941 fundada a Companhia
Siderúrgica Nacional (CSN), esta que entrou em funcionamento em 1946. A produção da CSN
era em larga escala, chapas, trilhos e perfis, todos seguindo as bitolas americanas, o que
finalmente colocou o Brasil em uma era industrial do aço. Em 1960, foram criadas a Usiminas
e a Cosipa.
Apesar de possuir condições para uma grande utilização de aço na construção civil, o
consumo de aço por habitante no Brasil está em torno de 1,5Kg/habitante, enquanto a média
mundial está por volta de 30Kg/habitante. A principal causa do pequeno consumo de aço no
Brasil está no fato de possuirmos uma mão de obra desqualificada para trabalhar com este
material e diversas vezes mais barata para se trabalhar em concreto do que na maioria dos
países desenvolvidos. Com isso o custo/beneficio de uma obra mais lenta porém executada em
alvenaria estrutural ou concreto armado, materiais menos onerosos, salve algumas exceções,
supre o valor final de uma obra executada com estrutura de aço.
31
O que define as características do aço quanto a sua rigidez e sua elasticidade é
fundamentalmente a quantidade de carbono. Traços de outros elementos também podem
influir em suas propriedades finais, mas o carbono é o principal elemento para definir qual tipo
de aço será obtido na fundição da liga. Na construção civil a variação de carbono se limita entre
0,18% e 0,25%, e quanto maior a quantidade de carbono maior a resistência e rigidez da peça,
porém, com uma quantidade muito alta deste elemento, a ruptura da peça ocorre de maneira
incisiva, sem grandes deformações. Os termos utilizados para definir as características de cada
tipo de aço são bem específicos, por se tratar de um material muito bem mensurável, não se
utiliza o termo limite de resistência, mas sim limite de escoamento; “Em materiais como os
aços, o limite de escoamento é bem definido, pois à determinada tensão aplicada o material
escoa, isto é, ocorre deformação plástica sem haver praticamente aumento da tensão.”
(MATTOS, 2002, p.27). No caso da definição ‘elasticidade do aço’, trata-se da capacidade do
material de voltar à sua forma original após aplicação de certa carga. Após uma compressão,
por exemplo o aço pode sofrer uma deformação elástica ou plástica, sendo a última causadora
de deformação na peça. Uma deformação plástica ocorre apenas quando a carga aplicada é
igual ou superior ao limite de escoamento do aço. A ductilidade é a capacidade de o material
sofrer uma deformação plástica, porém sem de fato se romper. “Quanto mais dúctil o aço maior
é a redução de área ou o alongamento antes da ruptura.” (MATTOS, 2002, p.28). A ductilidade
é de grande utilidade nas estruturas para uma maior distribuição das cargas; e o último
conceito de caracterização de um aço é a tenacidade, que se trata da capacidade de absorção
de energia nos materiais quando submetidos a cargas de impactos.
Dentre os elementos adicionados na formação de uma liga de aço estão o já
mencionado carbono, o manganês, silício, enxofre, fósforo, cobre, níquel, cromo, nióbio e
titânio. A maioria destes elementos tem por finalidade aumentar a resistência mecânica do aço
e muitos deles ajudam a evitar a corrosão, porém todos acabam por prejudicar a ductilidade e,
com exceção do nióbio, a soldabilidade das peças. O nióbio se apresenta como um elemento
essencial a ligas de alta resistência. O único destes elementos que não tem por objetivo
aumentar a resistência mecânica, aumentando a resistência à corrosão e a fadiga é o cobre. A
fadiga é um problema comum nos materiais metálicos, uma vez que um esforço é solicitado
repetidamente sobre um mesmo ponto, este local terá uma perda de resistência devido à
fadiga.
Todo este conhecimento a respeito das ligas metálicas fez com que os controles de
qualidade do aço seguissem normas rigorosas, garantindo assim uma resistência efetiva de
32
determinada peça estrutural; uma vez sendo a resistência destas peças bem definidas, as
conexões passam a ser as maiores causadoras de problemas estruturais. Hoje em dia a união
das peças pode ser feita de duas maneiras, por solda ou parafusos. Em alguns casos são
aplicados simultaneamente estes dois tipos de conexão. Até por volta de 1945 era muito
comum a utilização do rebite como forma de conexão, porém este método era o mais suscetível
aos problemas de movimentação das peças.
Devido às conexões normalmente se encontrarem em pontos de mudança de direção
dos vetores, são elas as maiores afetadas com as constantes movimentações em estruturas
metálicas, e esta fadiga é exatamente o tipo de esforço que coloca a conexão de solda como
opção secundária quando se busca um maior desempenho da estrutura, ou pelo menos apenas
a solda. Embora esteticamente a solda possa apresentar uma unidade mais contínua e bem
acabada da estrutura, as conexões em parafusos além de permitirem uma reutilização da
estrutura, conferem maior segurança ao edifício, porém devem ser feitas manutenções
periódicas destas conexões a fim de se evitar o escorregamento das mesmas.
Apesar da maior vulnerabilidade da solda, esta se mostra mais eficiente quanto à
questão de peso na estrutura, podendo reduzir consideravelmente a quantidade de aço a ser
utilizada, e também quanto à questão estética, sendo utilizado este tipo de conexão na maioria
dos edifícios onde a estrutura ficará aparente. Apesar da redução de aço utilizado, a redução de
custo no emprego da solda é relativa; uma vez que as técnicas de verificação da qualidade das
soldas devem ser feitas por ultrassonografia ou radiografia, seu custo inicial mais baixo pode
acabar se revertendo ao término da obra. As soldas podem ser feitas por filete, colocada
externamente aos elementos, ou por penetração, colocada entre os elementos e o processo de
soldagem pode ser executado por arco elétrico ou submerso, onde a denominação ‘arcoelétrico’
consiste no sistema de aquecimento utilizado para fusão dos materiais.
Embora plasticamente as conexões sejam uma grande desvantagem ao se trabalhar
com materiais metálicos, há a grande vantagem de se atingir grandes resistências nas peças
com precisão. Os perfis ‘I’ produzidos em aço são normalmente vigas com comprimento de 6 ou
12m, com média resistência mecânica, alcançando 250 Mpa, ou com alta resistência mecânica e
a corrosão com 345 Mpa. Deve-se frisar que este tipo de perfil, cuja produção lamina uma
matéria bruta até atingir a forma de uma viga ‘I’, já não é a mais comum. Devido a pouca
versatilidade na variação das peças o processo mais comum utilizado hoje é a soldagem de três
33
peças distintas, laminadas, cuja forma final continua sendo em ‘I’; a resistência destas vigas é
equivalente, porém a variedade de tamanhos as torna comercialmente mais vantajosas.
Os aços estruturais podem ser classificados em três grupos principais, conforme a
tensão de escoamento mínima especificada:
Tipo Limite de Escoamento Mínimo, Mpa
Aço carbono de média resistência 195 a 259
Aço de alta resistência e baixa liga 290 a 345
Aços ligados tratados termicamente 630 a 700
Sendo que o aço mais comum usado em estruturas que exigem alta resistência
mecânica são os chamados ‘de alta resistência e baixa liga’, sendo os denominados ‘ligados
tratados termicamente’ aços que possuem alto teor de carbono, cerca de 0,6%, e apresentam
elevada dureza após o processo de têmpera; normalmente este tipo de aço é utilizado em
trilhos, molas, engrenagens, componentes mecânicos sujeitos a desgastes ou pequenas
ferramentas, não sendo utilizado em estruturas para construção civil.
7. Ponte Estação Estaiada Santo Amaro
Conhecida como Ponte Estação Estaiada Santo Amaro, a Ponte Engenheiro Jamil Sabino
representa parte de um empreendimento que contempla a ligação metroviária Capão Redondo
– Largo Treze, Linha 5 do Metrô de São Paulo.
O nome de ponte estação estaiada dá-se ao fato de uma das estações da Linha 5, a
estação Santo Amaro, estar situada sobre a estrutura da Ponte Estaiada, a qual foi construída
no trecho de transposição da calha do Rio Pinheiros.
34
Localização da Ponte Estação Estaiada Santo Amaro (Google, 2008).
7.1. Concepção do Projeto
A Estação Santo Amaro da linha 5 do Metrô possui 9.018,70 m² de área total, sendo
4.380 m² de vias e plataformas de embarque e desembarque e 4.640 m² de estação de
transbordo de passageiros, salas técnicas, salas operacionais e porão de cabos. Contempla
ainda, pelo lado oeste, um acesso ao Terminal de Integração, Ônibus – Metrô com hall de
embarque e desembarque, além de abrigar as salas técnicas e operacionais de controle da
estação. Já ao lado leste é composto por um Mezanino, também de integração, Metrô – Trem,
com a Estação Santo Amaro da Linha “C” da CPTM.
Seção transversal do projeto, ano de 2000.
35
A estação em si consiste em uma ponte estaiada com um único plano central de estais
entre as vias férreas, com 4 vãos, sendo 2 vãos de equilíbrio com 35,75 m e com 50,00 m, um
vão livre principal de travessia sobre o Rio Pinheiros com 122,00 m e um quarto vão, não
estaiado de 23,00 m, totalizando 230,75 m de extensão entre juntas de construção.
7.2. Infraestrutura
A infraestrutura dessa obra é constituída de 15 tubulões a ar comprimido, com camisa
de aço perdida com espessura de 12,5 mm e base alargada, coroados por blocos de concreto
armado. No mastro, foram executados nove tubulões, com diâmetros de 1,80 m e base
assentada em rocha. Nos apoios 171 e 173 foram executados dois tubulões, com diâmetros de
1,80 m cada, e nos apoios 170 e 173 A, foram executados apenas um tubulão em cada apoio,
com 2,00 m de diâmetro cada. Os tubulões dos apoios 170 e 171 foram protendidos
verticalmente com emprego de barra tipo “Dywidag”.
Esquema de disposição dos tubulões (OAS, 2000).
7.3. Mesoestrutura
Constituída por pilares de apoio, os quais possuem forma retangular com 7,60 m na
direção transversal e os seguintes valores na direção longitudinal:
36
Pilar 170 1,00 m
Pilar 171 1,20 m
Pilar 172 7,00 m
Pilar 173 1,20 m
A exceção da forma retangular é apresentada no apoio 173 A, que também suporta o
Mezanino de Integração com a Estação Santo Amaro da linha Sul. Esse pilar possui seção
circular de 2,00 m de diâmetro. A altura destes pilares se situa na ordem de 10,00 m.
Seção transversal da ponte com a disposição dos pilares (OAS, 2000).
7.4. Superestrutura
A superestrutura é constituída de um “caixão” unicelular em concreto armado e
protendido, que possui 2,50 m de altura constante e 8,30 m de largura, onde se situam as vias
metroviárias.
As plataformas de embarque e desembarque laterais são apoiadas em dois elementos
pré-moldados de 6,08 m, em balanço, que são incorporados ao “caixão” através de protensão
transversal.
O tabuleiro é engastado nos pilares localizados nas extremidades dos vãos de 35,75 m e
50,00 m e apoiados nos pilares restantes. Na figura abaixo é apresentada a seção transversal
da ponte, onde há um detalhamento do caixão e das plataformas de embarque e desembarque
apoiadas ao mesmo, partes constituintes da superestrutura.
37
Seção transversal com detalhamento da superestrutura (OAS, 2000).
7.5. Mastro
O Mastro, com altura de 53 m acima do tabuleiro e 67, 5 m de altura total, situado na
entrevia metroviária, é constituído de concreto armado, com seção vazada variável nos
primeiros 18,00 m a partir do tabuleiro e constante no trecho final, de onde saem os estais. O
trecho de ancoragem dos estais possui as paredes protendidas no plano horizontal, nas
direções transversal e longitudinal. O seu interior abriga as ancoragens reguláveis,
possibilitando inspeção, retensionamento e eventual substituição.
Executado em forma tipo “trepante”, também com a finalidade de garantir o perfeito
controle geométrico, bem como o posicionamento dos tubos formas nas paredes transversais.
Detalhamento do mastro em duas fases da construção (OAS, 2000)
38
7.6. Estaiamento
A configuração dos estais foi concebida em um único plano central, arranjados na forma
de semi-harpa, ligeiramente assimétrica, dispostos nos 2/3 superiores do mastro.
Configuração dos Estais (OAS, 2000)
Composto por 34 estais, sendo 17 igualmente espaçados ao longo dos vãos de equilíbrio
de 35,75 m e 50,00 m e outros 17 igualmente espaçados ao longo do vão principal de 122,00
m. A seção do mastro é vazada e os estais são fixados nas duas paredes transversais e opostos
do mesmo.
Disposição dos Estais (OAS, 200)
Os estais são compostos por 33 a 55 cordoalhas de 15,7 mm de diâmetro, galvanizadas,
acondicionadas por extrusão, no interior de bainhas de Polietileno de Alta Densidade (PAD),
injetadas com cera de petróleo. O sistema de estaiamento empregado foi o sistema Tensacciai.
39
Detalhamento do Sistema Tensacciai (PROTENDE, 2006)
As cordoalhas componentes de um estai são protegidas por uma bainha cilíndrica de
PAD provida exteriormente de um cordão soldado em espiral, também de PAD, com o objetivo
de amortecer as ações oscilatórias provocadas pelo vento (vórtices).
O comprimento dos estais varia de 21,00 m a 120,00 m no vão central da ponte e de
21,50 m a 93,00 m nos vãos de equilíbrio.
7.7. Mezanino
A construção do Mezanino de Integração, no outro lado do rio, foi executada sobre as
instalações da Linha “C” da CPTM. Foi necessário remanejar a via férrea e desenvolver um
projeto de cimbramento, com aproximadamente 250 t de estrutura tubular metálica, de
maneira que a montagem, a construção e a desmontagem, minimizassem as interferências sem
a paralisação do tráfego ferroviário e operação da estação da Linha “C” da CPTM existente.
40
Detalhe da execução do mezanino (OAS, 2000)
7.8. Elevados Contíguos
Os elevados, contíguos a Estação Santo Amaro, são formados por três vãos de
transição, sendo um vão de transição do lado oeste com 35,60 m e dois vãos de transição do
lado leste com 41,50 m e 37,75 m e mais 26 vãos típicos, sendo sete vãos de 35,00 m, nove
vãos de 31,90 m, quatro vãos de 29,45 m e seis vãos de 26,85 m, totalizando 925,85 m.
Os vãos de transição são constituídos por um “caixão” unicelular em concreto armado e
protendido, com altura variável de 2,15 m a 2,50 m.
A superestrutura típica é composta por duas vigas pré-moldadas em concreto
protendido, com consumo médio de 3,5 t de aço de protensão por viga, em número de 52
unidades. As vigas pré-moldadas foram fabricadas em dois canteiros distintos e transportadas
por carretas “Dolly” até a posição de içamento sobre as travessas, por meio de dois guindastes
de 225 t cada.
Os comprimentos das vigas pré-moldadas são variáveis de 25,46 m a 32,24 m, sendo 12
vigas de 25,46 m (peso de 78,7 t cada), oito vigas de 28,00 m (peso de 86,0 t cada), 16 vigas
de 30,60 m (peso de 93,6 t cada), uma viga de 31,04 m (peso de 94,8 t cada), uma viga de
31,34 m (peso de 95,7 t cada), seis vigas de 33,60 m (peso de 102,3 t cada), seis vigas de
33,80 m (peso de 102,9 t cada) e duas vigas de 34,24 m (peso de 104,1 t cada), solidarizadas
à laje do tabuleiro por um concreto de segunda fase.
41
A laje do tabuleiro, em concreto armado, é constituída por elementos pré-moldados
(pré-laje), que juntamente com o concreto de segunda fase, compõem a mesa de compressão.
Lançamento das vigas sobre os apoios com auxílio dos guindastes (OAS, 2000)
8. Análise das Soluções Adotadas
Devido as situações estruturais de carregamento da ponte, houve a necessidade da
utilização da protensão em quase todas as estruturas. Dentre essas estruturas protendidas
destacam-se principalmente o trecho do mastro onde ocorrem a ancoragem dos estais, em
parte dos tubulões, em parte dos pilares, no caixão que constitui a superestrutura e nas vigas
pré-moldadas, totalizando 6.770,00 m³ de concreto protendido, com 𝑓𝑐𝑘 variando entre 25 a 35
MPa. Nos próximos itens desse capítulo, serão apresentadas as considerações feitas na fase de
projeto para as soluções adotadas.
8.1. Considerações para a Concepção do Projeto
A concepção do se projetar uma ponte estaiada para atravessar o Rio Pinheiros, foi
originada devido a quatro fatores preponderantes:
A superestrutura deveria ter uma altura reduzida a fim de permitir o acesso ao
mezanino da Estação Santo Amaro da Linha Sul;
42
A necessidade de um gabarito de navegação e manutenção, objetivando a limpeza e o
desassoreamento da calha do rio;
Gabarito ferroviário e rodoviário junto à marginal, para as interligações e,
Necessidade de concordância dos greides entre as estações Santo Amaro e Largo Treze
de Maio, onde a primeira é elevada e a segunda é subterrânea.
8.2. A Protensão no Mastro
Conforme apresentado, a ancoragem dos estais foi executada nas paredes da seção
vazada do mastro a fim de possibilitar a inspeção, retensionamentos e eventual substituição dos
mesmos. Porém, quando a carga móvel entra em ação na estrutura, há a solicitação dos cabos
(estais). Tendo em vista a grande solicitação do mastro na sua seção transversal e longitudinal,
devido a ação dos estais, seria necessário uma grande concentração de armadura para
combater esses esforços.
Como solução, adotou-se uma protensão horizontal nas paredes do mastro transversal e
longitudinal.
Detalhamento da protensão realizada no mastro (OAS, 2000)
43
8.3. Tubulões dos Apoios 170 e 171
Como já informado anteriormente, a ponte estaiada suporta além de seu peso próprio, a
estação metroviária, onde há a entrada e saída dos trens metroviários e o fluxo dos passageiros
entre as plataformas de embarque e desembarque (carga acidental) entre intervalos muito
pequenos.
Observou-se que em operação, as situações de carregamento propiciariam a ocorrência
de arrancamento no topo dos tubulões e para evitar força de tração, foi empregada a protensão
vertical nos tubulões dos apoios 170 e 171.
Elevação esquemática dos pilares 170 e 171 (OAS, 2000)
44
8.4. Protensão Provisória dos Vãos de Equilíbrio
Para atender ao método construtivo da ponte, que previa a execução dos vãos de
equilíbrio como uma das primeiras etapas da obra, considerou-se como concepção desta parte
do tabuleiro como em um primeiro momento, como se fosse uma estrutura engastada no
mastro e apoiada no pilar 171, posteriormente a mesma passaria a ter continuidade até o pilar
170 com o emprego dos cabos protendidos provisórios de continuidade e em um terceiro
momento, quando da instalação dos segmentos em balanços sucessivos no vão principal, esses
mesmos cabos protendidos necessitariam ser retirados, uma vez que essa estrutura passaria a
ter uma condição de equilíbrio com 17 apoios elásticos, quando da complementação do
estaiamento.
8.5. Superestrutura
O vão livre principal de 122,00 m que constitui a superestrutura, foi executado balanços
sucessivos, conforme figura abaixo.
Execução de balanços sucessivos no vão sobre o rio Pinheiros (OAS, 2000)
Nesse trecho da obra, o projeto executivo contemplou a protensão provisória, uma vez
que os balanços sucessivos, também conhecidos por aduelas, não eram capazes de suportar a
estrutura por si só, antes da passagem e tensionamento dos estais, que posteriormente seriam
fixados nessas aduelas.
45
Adotou-se então uma cablagem provisória (protendida) em cada aduela, permitindo
assim a remoção das treliças, estruturas metálicas que suportam as formas de cada aduela,
sem causar nenhum esforço nas mesmas.
Corte lateral de uma aduela (ENESCIL, 1999)
Uma vez que o “caixão” recebe os esforços das plataformas, do mastro e da própria
carga móvel, recebeu uma protensão em X para aumentar a rigidez da seção.
Vista frontal do “caixão”, (ENESCIL, 1999)
46
8.6. Considerações Finais
A construção do trecho da Estação Santo Amaro da linha 5 – Lilás do Metrô foi realizada
dentro do prazo previsto de obra e nesse período não apresentou nenhum imprevisto e hoje,
praticamente oito anos após a sua inauguração, não foi realizado nenhum tipo de manutenção
em sua estrutura, restando apenas a cidade de São Paulo contemplar essa obra de arte
especial, inovadora para a época de sua concepção e modelo para outras obras de arte
construídas posteriormente.
Ponte Estação Estaiada Santo Amaro (OAS, 2005)
47
9. Bibliografia
VASCONCELOS, A.C. “O Concreto no Brasil: Recordes – Realizações – História”. 2 ed. São Paulo, PINI: 1992. v.1.
NEVILLE, A. M. “Propiedades do concreto”; 2a edição – PINI; São Paulo, 1997.
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NBR – 7197 – Projeto de estruturas de concreto protendido.
NBR – 9607 – Prova de carga em estruturas de concreto armado e protendido. NBR – 6349 – Fios, barras e cordoalhas de aço para armaduras de protensão – Ensaio de tração – Método de ensaio. NBR – 7482 – Fios de aço para concreto protendido – Especificação.
NBR – 7483 – Cordoalhas de aço para concreto protendido - Especificação.
VERISSIMO, G. S. et al. “Concreto Protendido – Fundamentos Básicos”, 4. ed., UFMG,
1998.
PFEIL, W. “Concreto Protendido: Introdução”. Volume 1, 2° Ed. Rio de Janeiro: LTC –
Livros Técnicos e Científicos, 2a ed. rev., 1988.
OAS – CONSTRUTORA OAS LTDA. Acervo de imagens da Estação Santo Amaro. São
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LEONHARD, F. “Construção de Concreto: Vol. 5: Concreto Protendido”. Tradução João
Luís Escosteguy Merino. Rio de Janeiro: Interciência, 1983.
48
LEONHARD, F. “Construção de Concreto: Vol. 6: Princípios Básicos da Construção de
Pontes de Concreto”. Tradução João Luís Escosteguy Merino. Rio de Janeiro: Interciência,
1979.
MASON, J. “Concreto Armado e Protendido: Princípios e Aplicações”. Rio de Janeiro:
LTC – Livros Técnicos e Científicos, 1976.
ENESCIL – Projeto Executivo Obra Ponte Estação Estaiada Santo Amaro. São Paulo,
1999.