A idéia da ponte estaiada surgiu como uma alternativa para substituir os pilares, que serviam de apoios intermediários para tabuleiro, por cabos inclinados e ancorados em um pilão, consequentemente, o vão poderia ser prolongado a distâncias maiores. A forma estrutural básica é uma série de triângulos sobrepostos constituídos de pilão, estais e tabuleiro, como mostra na figura 1.1. Todos esses componentes estão solicitados predominantemente por forças axiais, como os cabos em tração e o pilão e o tabuleiro em compressão.

Figura 1.1 – Conceito de Ponte Estaiada – Caminho das Cargas

O sistema estrutural de ponte estaiada tem sido usado pelos engenheiros desde o século XVIII, na mesma época em que eles começaram a desenvolver as pontes pênseis. Porém, com o colapso das pontes sobre os rios Tweed e Saale, no início co século XIX, a idéia foi abandonada. Mais tarde, Roebling e outros engenheiros usaram cabos estaiados em pontes pênseis para reduzir a deformalidade da estrutura, como na ponte do Brooklin.

As primeiras pontes estaiadas modernas foram construídas por Eduardo Torroja, em 1920 (Aqueduto Tampul), e por Albert Caquot, em 1952 ( ponte sobre o canal Donzére). A Alemanha contribuiu substancialmente no desenvolvimento das pontes estaiadas com os artigos publicados por Frans Dischiner e coma as séries de pontes executadas sobre o Rio Rhine.

O desenvolvimento internacional deste sistema estrutural começou nos anos 70 e teve um avanço significativo nos anos 90, quando estas igressaram ao domínio dos grandes vãos, passando de 465 metros na década de 80 a quase 900 metros na atualidade, e existem projetos coma a ponte no estreito de Messina com vão de 1200 metros.

Figura 2 – Ponte do estreito de Messina.

A evolução na concepção das pontes estaiadas, mostram que as superestruturas têm-se tornado mais leves, esbeltas e flexíveis dos que as concebidas para as primeiras pontes. Alguns autores dividem o desenvolvimento desse sistema estrutural em três gerações (Torneri, 2002).

Na primeira geração, observam-se tabuleiros de elevada rigidez, suportados por um pequeno número de estais com longo espaçamento. Nessa configuração estrutural, o tabuleiro reiste a esforços de flexão de grande intensidade, assim como as zonas de ancoragem, que desenvolvem pontos de concentração de tensões exigindo um reforço local do tabuleiro.

Os sistemas estruturais de segunda geração se caracterizam por terem múltiplos estais e curto espaçamento entre eles no tabuleiro. Nessa concepção, o comportamento do tabuleiro é análogo ao de uma viga contínua sobre apoios elásticos, deste modo, esse tabuleiro pode ter baixa rigidez à flexão. Esses sistemas da segunda geração se caracterizam também pela “suspensão parcial”, onde os apoios por estais, são interrompidos a uma certa distância do pilão.

A terceira geração está representada pelas pontes de múltiplos estais em suspensão total. Os estais suportam o tabuleiro em todo seu comprimento, inclusive nas zonas próximas aos pilões, isto é, o tabuleiro não se apóia diretamente no pilão.

O comportamento estrutura dos sistemas de segunda e terceira geração e o de treliça espacial são similares, o pilão e o tabuleiro são elementos em compressão e os estais são as diagonais tracionadas. Deste modo, a altura do tabuleiro agora deve ser definida pela exigência de estabilidade e pela limitação de deformações, e não por necessidade de resistência à flexão.

Atualmente, os aspectos do projeto de pontes estaiadas que estão em discussão são: o conceito de pontes com protensão no estradorso, considerada uma solução intermediária entre a ponte de tabuleiro celular de concreto com protensão externa e a ponte estaiada; o projeto de ponte estaiada de múltiplos vãos; o comportamento estrutural de pontes estaiadas curvas; e o desenvolvimento de tabuleiros esbeltos, flexíveis e estáveis sob cargas estáticas e dinâmicas.

Adicionalmente, o desenvolvimento de materiais de alta resistência eas considerações dos aspectos estéticos da estrutura levam ao uso de elementos de maior esbeltez, às vezes, com formas não convencionais. Desse modo, a capacidade de carga da ponte estaiada pode estar condicionada ao perigo da instabilidade dos seus elementos, onde os efeitos de segunda ordem e as fontes do comportamento não-linear da estrutura devem ser considerados.