Solução Técnica: Estrutura Metálica viabiliza obra de concreto
Mesmo quando as estruturas são de concreto, o uso de estruturas metálicas pode auxiliar a resolver sérios problemas. Como é costume no Brasil, as Obras de Arte rodoviárias, viadutos e pontes,na sua maioria ainda são construídas com soluções em concreto.
A cultura técnica brasileira se desenvolveu e se firmou por muito tempo em concepções estruturais em concreto, sendo que a solução em estruturas metálica, apenas nos últimos anos vem se fazendo presente em diversas obras de grande porte, não só na área das construções viárias como na das construções habitacionais e na das construções civis em geral, com suas grandes vantagens econômicas, de redução de tempos, com simplificação de canteiros e facilidades de montagem.
A Estrutura Metálica, não precisa ser grande para ser importante: uma pequena estrutura metálica, viabilizou uma grande obra concebida em concreto.
Eis um caso típico:
No Rodoanel Mário Covas, no quilometro 13 – próximo à Barueri – está sendo construído pela Construtora Cappellano para a Prefeitura Municipal de Barueri, um viaduto, cruzando em ângulo diagonal de 68 graus, as duas pistas da rodovia, cujo trafico é bastante intenso.
O viaduto terá cerca de 110 m de extensão total, com dois vãos centrais de 35 m. entre centros de apoios e com largura de 15,50 m.
Cada um dos três pilares em concreto armado que suportam o tabuleiro que atravessa o rodoanel é formado por um maciço de secção losangular de 5.00 m x 1.80 m, (P), recebendo uma viga de apoio de 22.00 m de extensão com largura de 2.5 m, e com alturas variando de 2.60 m a 2.90 m. (VA). Essa viga de concreto avança em balanço, 8.50 m de cada lado do pilar P.
O sistema se constituiu em dois pares de mastros metálicos formados por dois perfis I de 12 polegadas, unidos pelas bordas das abas. (3) Cada par de mastros foi contraventado por perfis Us e Cantoneiras cruzadas formando um conjunto rígido transversalmente, (CT), com largura de 3.00 m entre eixos.
Os referidos mastros tinham uma inclinação de 19 graus em relação à vertical, e eram apoiados numa viga metálica de transição (VT), a qual por sua vez, se apoiava em cada lado do bloco de fundação (BF).Para efeito de montagem cada conjunto de mastros, tinha uma emenda parafusada de tipo “flange” na altura de aproximadamente 8.00 m, (F), sendo transversalmente travados nos topos, a 12.5 m de altura total.
Na altura de aproximadamente 7.50 m foram instaladas as duas vigas principais, paralelas, com comprimento total de 22.50 m, e afastadas também de 3.00 m entre eixos. (VP). Para permitir a passagem dos mastros sem criar excentricidades, a viga principal foi constituída por dois perfis I afastados entre si com a dimensão que permitiu o cruzamento com os mastros.(G).
Por baixo das vigas principais e fixadas por meio de um conjunto de pendurais duplos, foi montada uma série de vigas metálicas transversais, em I de 10″, (T2), afastadas de 1.00 m, para receberem o estrado de madeira, formado por pontaletes de 7×7 cm e pranchas de compensado de 20 mm.
Cada conjunto de mastros, apoiado na viga de transição, (VT), tinha seus arranques afastados de aproximadamente 6.00 m e com a inclinação referida, cruzavam as vigas principais, com a distância de 11,20 m. Dessa forma ainda se criaria um balanço de 5.00 m.
A fim de evitar a criação de momentos fletores exagerados e anti-econômicos para a viga principal, essa foi devidamente “estaiada” por meio de um conjunto de tirantes de cantoneira duplas,(1) e (2) fixadas por parafusos nos topos dos mastros e em chapas montadas entre as vigas duplas (VP), nas suas partes inferiores.
Dessa forma a viga principal se transformou numa viga continua com 4 vãos ou 5 apoios. Se o carregamento fosse uniforme a coisa parava mais ou menos por aí.
No entanto o carregamento com a concretagem que atingiria a carga de 11.6 ton/ml de conjunto, além de ser feito por etapas, começavam pelas extremidades, criando inversão de esforço no centro da viga principal. Além disso, esse carregamento sucessivo que dependia dos volumes compatíveis com os caminhões betoneiras, criava carregamentos assimétricos, quando dos carregamentos alternados em cada lado.
Esse esforço invertido foi absorvido por um perfil trabalhando à tração, (T), que partindo do centro de cada viga principal era aplicado em um par de vigas I, na parte inferior do conjunto, (V1) as quais também eram ligadas á já citadas vigas de transição, apoiadas e fixadas no bloco de fundação BF.
Todo o sistema foi devidamente contraventado, transversalmente (CT) e longitudinalmente (CV), por meio de conjuntos de cantoneiras parafusadas. Cumpre notar que o sistema deveria ser aplicado em dois dos apoios do conjunto de três que completam o viaduto em sua travessia sobre o Rodoanel.
Infelizmente, no entanto, apesar das dimensões das vigas e pilares de apoio serem muito semelhantes, as alturas das plataformas de concretagem eram diferentes, com um acréscimo de 80 cm, correspondente á diferenças de alturas entre os dois pilares em questão.
Para se manter o mesmo sistema, com as mesmas inclinações dos mastros, mesmas dimensões da plataforma e mesmo trabalho dos tirantes, foi necessária o projeto de um suplemento de 80cm para cada mastro, (5), com ligações parafusadas e flangeadas, bem como um suplemento (TS) correspondente para os tirantes verticais centrais, e um par especial de travamentos entre as vigas de transição (4).
Em virtude da utilização do sistema em outro apoio, também com restrições de gabarito (apoio no canteiro central entre as pistas) toda a estrutura foi projetada para montagem e remontagem por parafusos, de especificação ASTM A 327.
Apesar do reduzido peso da estrutura metálica (cerca de 22t totalmente em aço especificação ASTM –A6), comparado com o peso de 270 t de cada viga de apoio em concreto, o que poderia minimizar a importância dessa obra como obra metálica, o sistema veio demonstrar a vantagem e versatilidade das estruturas em aço.
Provavelmente se todo o viaduto fosse construído com estruturas metálicas, com vigas de apoio e vigas longitudinais também em perfis de aço, apoiadas no mesmo sistema de maciços e blocos de fundação em concreto, os preços e especialmente os prazos seriam minimizados, sem transtornos de cimbramentos escoramentos e problemas de canteiro.
Ficha Técnica:
Época da realização da obra: Agosto-Setembro 2003
Contratante principal: Prefeitura Municipal de Barueri-S.P.
Construtora: Construtora Cappellano S/A
Consultoria concreto armado: Eng Paulo Texeira Sayão
Autor: Eng.Paulo Alcides Andrade