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.

16

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.

17

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

19

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.

22

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.

23

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.

27

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

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48

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