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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
Passarelas Estaiadas de Madeira
Trabalho apresentado ao departamento de
Engenharia Civil da Universidade Federal de
São Carlos como requisito para obtenção do
grau de Engenheiro Civil.
Isabelle Marcela Kusaka
Orientador: Prof. Dr. Almir Sales
São Carlos
2011
1
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho a minha família e amigos, que sempre
me apoiaram e me ajudaram a construir o que sou.
2
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, por sempre me acompanhar e iluminar o meu caminho e as
minhas escolhas.
Agradeço aos meus pais e a minha irmã por todo o apoio incondicional em todos os
momentos, pelo incentivo e por me proporcionarem todas as oportunidades para eu alcançar
os meus objetivos.
Aos meus amigos que sempre estiveram perto de mim nos momentos bons e ruins e que me
proporcionaram muita alegria ao longo do meu percurso.
Ao professor Almir pela orientação durante a execução deste trabalho, participando da
elaboração e de todo esse processo, me ajudando a concluir uma importante fase da minha
vida.
3
RESUMO
O presente Trabalho de Conclusão de Curso trata-se de um estudo de pontes e passarelas
estaiadas com tabuleiro de madeira. O respectivo trabalho aborda as vantagens da utilização
desta solução estrutural do ponto de vista estrutural,construtivo e ambiental.
No Brasil, a madeira é um material cuja potencialidade ainda é pouca explorada, porém
possui boa resistência se bem dimensionada, além de se tratar de um material renovável,
portanto ambientalmente correto. A necessidade de construção de pontes e passarelas,fica
evidenciada pela necessidade de englobar os usuários, o trânsito, fatores ambientais e a
transposição do mesmos, atendendo as necessidades do trânsito e contribuindo para o seu
melhor desenvolver . A construção civil é um dos setores mais impactantes do meio ambiente,
devido à poluição, matéria- prima e energia requerida em todo o processo construtivo, sendo
necessárias cada vez mais soluções eficazes e sustentáveis.
Seguindo estas diretrizes , este trabalho teve o objetivo de estudar as pontes e passarelas de
madeira como solução estrutural no Brasil. Para isso, foi realizado uma ampla pesquisa
bibliográfica,um estudo comparativo avaliando o desempenho em diversos aspectos entre os
materiais ,madeira,aço e concreto, além de uma análise de dois exemplos bem sucedidos da
aplicação desta solução estrutural. Todas essas análises foram importantes para evidenciar
que as pontes e passarelas estaiadas de madeira são soluções estruturais eficazes,que atendem
as necessidades em relação à resistência, além de ser ambientalmente correta.
Palavras-chave : pontes e passarelas estaiadas, madeira, potencial estrutural.
4
ABSTRACT
This work is a study of cable-stayed bridges and walkways with wooden board. Its work
covers the advantages of using this structural solution of the structural point of view, and
constructive environment. In Brazil, the wood is a material which the potential is still little
explored, but wood has good resistance to scale well, and it is a renewable material, therefore
environmentally correct. The need to build bridges and walkways, is evidenced by the need to
include users, traffic, environmental factors and transposition of them, meeting the needs of
traffic and contributing to its further develop. The construction sector is one of the most
striking of the environment due to pollution, raw materials and energy required throughout the
construction process, requiring ever more effective and sustainable solutions.
Following these guidelines, this work studied the bridges and wooden walkways and
structural solution in Brazil. For this, we conducted an extensive literature review, a
comparative study evaluating the performance in various aspects of materials, wood, steel and
concrete, and an analysis of two examples of successful application of this structural solution.
All these tests were important to highlight that the cable-stayed bridges and wooden
walkways are effective structural solutions that meet the needs in terms of resistance, as well
as being environmentally correct.
Key-words: cable-stayed footbridges, wood, structural potential.
5
Lista de Figuras
Figura 1- Barco egípcio com cordas sustentando a vela. (TROITSKY, 1977) ........................ 10
Figura 2- Ponte estaiada de madeira C.J.Löscher (1784) (TROITSKY,1977) ......................... 11
Figura 3- Ponte estaiada de um vão (PLETZ E CALIL JÚNIOR, 2000) ................................. 18
Figura 4- Configurações dos estais (YTZA,2009) ................................................................... 19
Figura 5- Distribuição das forças em uma passarela estaiada (Vargas,2007) .......................... 23
Figura 6 - Ponte La Mujer - Buenos Aires - (FONTE: Wikipédia) ......................................... 25
Figura 7- Tabuleiro de madeira , Ponte La Mujer - Buenos Aires ........................................... 26
Figura 8- Passarela estaiada de madeira USP-São Carlos ........................................................ 27
Figura 9- Residência de madeira no Recanto da União ,no Brasil. .......................................... 36
Figura 10- Waugh Thistleton's Timber Tower em Londres. .................................................... 36
Figura 11- Vigas de madeira e aço após incêndio .................................................................... 40
6
Lista de Tabelas
Tabela 1-- Consumo de energia na produção de alguns materiais (FONTE: LNEC,1976) ..... 38
Tabela 2- Energia para produção (FONTE: C. CALIL JÚNIOR e A. A. DIAS)..................... 38
Tabela 3-– Tabela de densidade (FONTE: C. CALIL JÚNIOR e A. A. DIAS) ...................... 39
Tabela 4-Comparativo resistência (FONTE: C. CALIL JÚNIOR e A. A. DIAS) ................... 39
7
Sumário
1.INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 8
1.1 Apresentação do problema .........................................................................................................8
1.2 Histórico ......................................................................................................................................10
1.3 OBJETIVOS ...............................................................................................................................11
1.3.1 Detalhamento dos objetivos ................................................................................................................ 11
1.4 JUSTIFICATIVA ......................................................................................................................12
1.5 METODOLOGIA ......................................................................................................................13
2.REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................. 14
3. POTENCIAL ESTRUTURAL E CONSTRUTIVO ............................................................ 21
4.1 EXEMPLOS BEM SUCEDIDOS .............................................................................................24
4.1.1 Ponte La Mujer ................................................................................................................................... 24
4.1.2 Passarela Estaiada de Madeira Campus USP -São Carlos .................................................26
5. QUESTÕES DE SUSTENTABILIDADE ......................................................................... 31
5.1 Sustentabilidade e a construção civil .......................................................................................32
5.2 Pontes e passarelas estaiada de madeira, uma solução sustentável .......................................33
6. ESTUDO COMPARATIVO DOS MATERIAIS UTILIZADOS EM PONTES E
PASSARELAS ESTAIADAS .................................................................................................. 35
6.1 ENERGIA ...................................................................................................................................37
6.2 DENSIDADE ..............................................................................................................................38
6.3 RESISTÊNCIA ..........................................................................................................................39
(FONTE: http://www.cdcc.usp.br/ciencia/artigos/art_27/madeira.html) .......................................40
6.4 ASPECTOS ECONÔMICOS ...................................................................................................41
7. CONCLUSÕES .................................................................................................................... 42
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 44
8
1.INTRODUÇÃO
Considerando o constante desenvolvimento e crescimento da construção civil, que
busca sempre soluções estruturais viáveis, eficazes e cada vez mais sustentáveis, o respectivo
trabalho foi desenvolvido devido a necessidade de apresentar o potencial das passarelas
estaiadas de madeira como solução estrutural no Brasil, país no qual o transporte rodoviário é
a principal fonte de transporte de pessoas e produtos comerciais, e necessita de novas pontes e
passarelas para complementar sua malha rodoviária e suas cidades que estão em constante
crescimento.
Estudar as passarelas estaiadas de madeira é necessário para que haja a maior
exploração desta solução estrutural, juntamente com a desmistificação da madeira, que é
erroneamente vista como um material frágil. Foi abordado os aspectos positivos que esta
solução acarreta ao meio ambiente e enfatizado a necessidade e importância das passarelas.
Cabe esclarecer, que as passarelas estudadas nesse trabalho são aquelas que possuem o
tabuleiro de madeira. Tratam-se de estruturas mistas, devido as limitações existentes na
utilização da madeira, como por exemplo, exposição direta ao solo ou água e agentes
biológicos, que comprometem a resistência.
1.1 Apresentação do problema
O futuro do nosso planeta, já ultrapassou a preocupação dos ambientalistas e, hoje,
permeiam à todos e à todas as áreas da economia . A importância deste assunto, abrange
questões políticas e econômicas, e diversas decisões são tomadas de acordo com esses dois
fatores. A madeira, é um exemplo de material que engloba diversos aspectos positivos tanto
construtivos quanto ambientais.
As novas tecnologias de tratamento fizeram o mundo moderno a redescobrir a
madeira, que já pode ser empregada no lugar do concreto como solução estrutural devido a
durabilidade, resistência que nos dias de hoje pode ser conferido a este material através de
preservativos químicos, oleosos e oleossolúveis, hidrossolúveis, além de condições adequadas
de exposição do material.
9
O processo de urbanização do mundo moderno, criou a necessidade da construção de
pontes e passarelas como soluções de trânsito, aspectos ambientais (rios,lagos,vales) e por
todos que por ela trafegam. Como todas as soluções atuais e levando em consideração o
impacto ambiental provocado pelo setor da construção civil , as pontes e passarelas devem
ser projetadas para serem estruturas ambientalmente corretas e eficazes.
O trânsito em geral, e os seus elementos estão em constante conflito nos centros
urbanos. Além disso, o transporte rodoviário é o mais utilizado no Brasil, gerando assim a
necessidade de uma malha rodoviária eficiente. Como uma maneira de solucionar este caos
presente nas vias do Brasil, e como soluções estratégicas do próprio trânsito nas cidades
brasileiras, as pontes e passarelas são cada vez mais empregadas e necessárias. Sejam para
transporem uma via de um rio, lago, ou até mesmo de outra via, para conectar um ponto a
outro, para uma travessia segura dos pedestres, por uma questão estética, as pontes e
passarelas estruturas fundamentais para que o sistema de trânsito esteja integrado com todos
os elementos e com o trânsito.
Ao optar por uma ponte ou passarela como solução estrutural, deve–se decidir por um
sistema construtivo onde o aspecto ambiental, econômico e a eficácia do sistema esteja em
harmonia. Além disso, nos dias de hoje, com todo esse arrojo nas construções atuais, a
questão estética é também bastante considerada por proporcionarem ambientes mais
agradáveis e até mesmo se tornarem pontos turísticos. As pontes e passarelas estaiadas de
madeira são uma perfeita solução estrutural que atendem a todos estes aspectos perfeitamente.
A primeira impressão do incentivo do uso e do consumo de madeira em geral e em
pontes e passarelas estaiadas, pode soar como algo inaceitável e absurdo, pois pode aparentar
que dessa forma florestas serão eliminadas para atender a demanda da construção civil e que
isto contribuiria para o agravamento dos problemas ambientais existentes no Brasil. Mas na
verdade, pensar desta forma é um equívoco, ao contrário do que aparenta, o uso sistemático
da madeira na construção civil, necessita de um sistema de fornecimento contínuo e
ininterrupto, ou seja, necessitam de práticas que perpetuem e aumentem as matas. A madeira é
um material renovável, o que for utilizado será replantado e ampliado. Assim sendo, trata-se
de investir em um ciclo de exploração dos recursos florestais, juntamente com o
reflorestamento.
10
1.2 Histórico
É muito provável que a madeira tenha sido um dos primeiros materiais utilizados na
construção civil e também nas pontes e passarelas. O motivo desse pioneirismo é devido a
facilidade de obtenção do material, além da energia demandada desde sua extração até o
preparo para o seu uso. Apesar da substituição da madeira pelo aço e o concreto, por volta do
século XX, nos países mais desenvolvidos como Estados Unidos e Canadá,a madeira é
bastante empregada em pontes e passarelas de pequenos vãos (YTZA,2009) .
As pontes estaiadas são formadas por um tabuleiro que é suportado elasticamente por
diversos estais, que são cabos retos e inclinados fixados nos estais. Elas são conhecidas pela
sua economia e estabilidade para superar grandes vãos e também pela sua beleza.
Na antiguidade os egípcios utilizavam essa idéia de estaiamento em barcos a vela,
conforme sugerido pela figura 1. Provavelmente as primeiras pontes estaiadas tenham sido
feitas de madeira, com troncos de árvores e cipó, e teriam sido utilizadas para a travessia de
pequenos rios (TROITSKY, 1977).
Figura 1- Barco egípcio com cordas sustentando a vela. (TROITSKY, 1977)
De acordo com Troitsky (1977) , o primeiro registro de ponte estaiada foi relatada
em 1617, por Faustus Verantius, que sugeriu um sistema de cabos de aço sustentando um
tabuleiro de madeira.
Em 1784, na Suiça, o carpinteiro C.J Löscher de Friburgo construiu uma ponte
estaiada de madeira, com um vão de 32 metros, como mostra o esquema da Figura 2..
11
Figura 2- Ponte estaiada de madeira C.J.Löscher (1784) (TROITSKY,1977)
Em 1817, dois engenheiros britânicos projetaram a Ponte King´s Meadows, uma
passarela estaiada de arame e mastro de ferro com um vão de 33,6 metros. Observa-se que
esse método construtivo já é bastante antigo e com as técnicas atuais, este se tornou ainda
mais possível e viável, inclusive com o uso da madeira (YTZA, 2009) .
Atualmente, o tipo de estrutura estaiada é freqüentemente vista em pontes e algumas
passarelas, porém a madeira, no Brasil, é normalmente evitada em estruturas , aparecendo
mais de forma temporária como em fôrmas,escoramentos ou em esquadrias em geral, ao
contrário de outros países.
1.3 OBJETIVOS
O objetivo deste trabalho é estudar as pontes e passarelas estaiadas com tabuleiro de
madeira como uma solução estrutural no Brasil.
1.3.1 Detalhamento dos objetivos
Para alcançar o objetivo acima descrito, lista-se a seguir os seguintes objetivos
específicos:
Verificar o potencial das pontes e passarelas estaiadas de madeira sob o ponto de vista
estrutural e construtivo.
Justificar as pontes e passarelas estaiadas de madeira sob o ponto de vista sustentável e
ambiental.
Analisar as vantagens e desvantagens do material madeira em relação aos materiais
aço e concreto.
12
1.4 JUSTIFICATIVA
Na construção civil, procura-se sempre soluções estruturais que unam a eficácia, a
viabilidade construtiva e a preocupação ambiental. A sustentabilidade é um assunto que esta
bastante em evidência no mundo todo e em todas as áreas de atuação, inclusive na construção
civil, que é um dos setores que mais contribuem com resíduos além de ser a campeã no
consumo de material. Comenta-se muito do conceito de obra sustentável, racionalização,
reciclagem, e a busca incessante por tudo isso, acarretou grande mobilização da área para
estudos de soluções estruturais que acarrete o menor impacto ambiental possível.
As pontes e passarelas, são importantes soluções estruturais que diminuem distâncias e
superam obstáculos. Muito utilizadas para solucionar problemas de grandes vãos, fatores
naturais como rios, lagos, aproveitamento de espaço e até mesmo por motivos de logística no
trânsito e estéticos. São necessárias no desenvolver do trânsito e condições atuais.
No tipo de estrutura estaiada, o tabuleiro não se desloca devido aos estaios retos
tracionados que sustentam o tabuleiro. Esse sistema construtivo, não necessita de grande
quantidade de pilares entre o vão que irá superar, e o método construtivo é simples, se
tornando, assim, uma solução economicamente e ambientalmente aceitável.
A madeira se revela um material fantástico. É renovável e possui importantíssima
relevância no seqüestro do dióxido de carbono, que é o gás responsável por 80% da poluição
que gera o aquecimento global. Além disso, através das técnicas atuais e se utilizada de
maneira racionalizada consegue atingir a mesma resistência do concreto e outros materiais,
com a grande vantagem do seu baixíssimo peso e energia demandada para a sua utilização.
Conectando todos esses fatos apontados, este trabalho se justifica, pelo potencial
pouco conhecido que as pontes e passarelas estaiadas de madeira podem possuir como
estrutura. Tal sistema, engloba todos os quesitos necessários para uma solução completamente
viável, atendendo as necessidades de projeto, sendo esteticamente bonita e ambientalmente
correta.
13
1.5 METODOLOGIA
A proposta deste trabalho é de por meio de pesquisas sobre pontes e passarelas
estaiadas de madeira já existentes, enumerar as vantagens desse sistema construtivo,
justificando assim, a sua utilização como uma solução estrutural e construtiva, avaliando os
benefícios existentes no seu emprego, mediante outros materiais e analisá-la sob o ponto de
vista sustentável .
A fim de garantir que todos estes aspectos descritos fossem abordados por este
trabalho, os objetivos sugeridos foram atingidos através de:
Revisão bibliográfica: Primeiramente foirealizada uma ampla revisão bibliográfica, na
qual pretendemos além de coletar material para a elaboração deste trabalho, compreender os
conhecimentos já existentes relacionados ao assunto pontes e passarelas estaiadas de madeira.
A fim de comprovar a eficácia do sistema estrutural de pontes e passarelas de madeira,
foram citados dois exemplos bem sucedidos, são eles: a ponte estaiada de madeira, localizada
na cidade de Buenos Aires, em Porto Madeiro, e a passarela estaiada de madeira localizada no
LaMEM (Laboratório de Madeiras e Estruturas de Madeiras),dentro da Universidade de São
Paulo em São Carlos.
Foi também realizada uma visita à passarela estaiada de madeira do LaMEM
localizada na Universidade de São Paulo no campus de São Carlos.
Estudo comparativo: um estudo comparativo entre o sistema construtivo de pontes e
passarelas de madeira e outros métodos construtivos foi realizado a fim de obter as vantagens
envolvidas no sistema estrutural estudado.
Hoje em dia, a sustentabilidade é um assunto que está muito em evidência. Todos os
setores, da maneira que podem, estão cada vez mais em sua busca. Na construção civil, não é
diferente, por este motivo, foi também avaliadas as vantagens do sistema construtivo de
pontes e passarelas de madeira, relacionadas a sustentabilidade e ao meio ambiente. Para isso,
foram estudados aspectos sobre a madeira como material em si, aspectos sobre a sua
utilização e extração, como material renovável ou não, energia demanda na utilização do
material, além de aspectos referentes ao seqüestro de CO2.
14
2.REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
A combinação entre os conhecimentos das propriedades físico mecânicas da madeira
juntamente com as condições de exposição adequadas, fazem com que a madeira consiga
características de resistência e desempenho bastante semelhantes e satisfatórios aos diversos
materiais estruturais presentes na construção civil, como por exemplo, o concreto, aço que
serão comparados à madeira neste trabalho. Não se pode negar que a madeira queima,
apodrece, apresenta variabilidade em suas características físicas e mecânicas, além de ser
mais frágil se submetida as ações de intempéries, porém as técnicas atuais possibilitam a
utilização deste material sem qualquer tipo de prejuízo se comparado a esses materiais
(CAMPOS,2002).
Segundo Sales (1996), características como a variabilidade do material madeira geram
certas dificuldades no seu emprego em estruturas, pois para exercer esta função a madeira
deve preservar sua durabilidade natural, além de cumprir as funções do projeto.
A madeira esta cada vez mais presente no mundo moderno, isso acontece, pois estudos
comprovaram a sua real capacidade resistiva e o fato de ser um material renovável, o material
ganha grande destaque no meio do cenário sustentável que o mundo se encontra. O avanço da
tecnologia permite que cada vez mais a madeira adquira características como durabilidade e
resistência. A criação da madeira laminada colada, superou as expectativas e criou a
possibilidade da madeira vencer grandes vãos e obter diferentes formas. As ligações entre os
componentes, que antes representavam um problema, hoje já foram solucionados pelos
conectores,que de forma racional solucionam ligações e estruturais da madeira (PLETZ e
JUNIOR, 2000).
A construção civil, entre todos os setores, é a campeã no consumo de material
tornando-se assim o setor que mais consome matérias-primas. Em um estudo, Kasai (1998),
apontou que a construção civil, no Japão, é responsável pelo consumo de cerca de 50% da
matéria prima bruta do país. Já nos Estados Unidos, segundo um estudo de Matos & Wagner
(1999), a área consome em média 75 % do total de materiais. Além disso, de acordo com
John, Agopyan & Sjöström (2001), o setor da construção também é responsável por grande
15
parte do consumo de energia, água e geração de poluentes. Apenas na produção de cimento
Portland, a decomposição da cal durante a produção do clínquer, representa cerca de 3% do
CO² gerado mundialmente. As maiores fontes de resíduos são a construção e a demolição.
(JOHN ;SATO; AGOPYAN ; SJÖSTRÖM, 2001)
A necessidade de novas pontes e passarelas é evidenciada por diversos fatores
indiretos e diretos, como o crescimento das cidades brasileiras, os elementos naturais muito
comuns no Brasil e a necessidade de transitar sobre eles, a necessidade de desenvolver o
sistema rodoviário e o tráfego nas cidades, questões de logística de tráfego e segurança de
pedestres. Esses são fatos que mostram a necessidade de novas pontes e passarelas e também
do cuidado e necessidade de reparo das existentes no Brasil. Apesar do transporte rodoviário
ainda ser o mais utilizada, malha rodoviária no Brasil é falha, e se fosse bem estruturada,
poderia representar significativas mudanças no conforto dos que por elas trafegam. Além
disso, uma vez que o principal meio de transporte, no Brasil, é realizado pelas rodovias, uma
boa malha rodoviária acarretaria em reflexos na economia, como a redução de custos de
produtos . De acordo com estudos do Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeiras
(LaMEM) do Departamento de Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia de São
Carlos da Universidade de São Paulo, existe um déficit de cerca de 100 mil pontes de
pequenos e médios portes. Sendo assim é muito importante estudar técnicas que atendam as
necessidades e sejam economicamente e tecnicamente competitivas (DA FONTE e CALIL
JÚNIOR, 2007).
É muito provável que as primeiras pontes tenham sido feitas de madeira.. A grande
absorção de energia que o material possui confere a madeira boa propriedade de
amortecimento dinâmico. Podemos associar o seu baixo peso com redução de custos, uma vez
que não há a necessidade de grandes máquinas para o transporte e manuseio da madeira.
Além disso, são esteticamente bonitas, e possuem baixo custo de manutenção.
(NASCIMENTO,1993)
De acordo com Muchmore (1986), a madeira também possui boas propriedades de
isolamento térmico e acústico, e ao contrário do que pensam, possui boa resistência ao fogo,
uma vez que as peças de madeira quando submetidas ao fogo, mantêm grande parte da
resistência original por um bom tempo.
16
Segundo Gangarao (1990), para que uma ponte de madeira seja competitiva, ela deve
ser mais padronizada possível, necessitando apenas de alterações de alguns detalhes
relacionados ao local onde a ponte estará localizada.
Gutkowski (1983), estudou alguns tipos de sistemas construtivos de pontes de madeira
levando em consideração a viabilidade da sua execução. A partir desse estudo realizou uma
categorização dos elementos das pontes de madeira, que serão a seguir mencionados. Neste
estudo, constatou que pontes econômicas de longarinas retas são mais indicadas para vãos de
30 metros, porém, as longarinas retas são substituídas por dos arcos planos que as tornam
economicamente mais viáveis. As pontes de tabuleiro treliçado e em arco são mais
comumente empregadas para vãos maiores ou para locais de baixa altura entre o nível d´água
e a ponte. Em vãos entre 30 e 60 metros, as pontes de cordas treliçadas paralelas são
apontadas como melhor solução. Em vãos de até 90 metros são utilizadas as pontes de
tabuleiro em arco com componentes de madeira laminada colada. As pontes de longarinas
treliçadas, e as pontes pênseis e estaiadas de madeira laminada colada são bastante utilizadas
na categoria de vãos de 40 a 80 metros.
Ino (1997) diz que para que a durabilidade de uma estrutura de madeira seja garantida,
é necessário primeiramente conhecer a cadeia produtiva da madeira utilizada, desde a
derrubada, retirada da árvore da floresta, transporte, armazenamento, desdobro, secagem,
usinagem, pré-fabricação e aplicação, ou seja, todas as etapas do processo produtivo.
Segundo Déon (1989), a durabilidade da madeira é definida após a análise das condições de
exposição, juntamente com os riscos de deterioração.
Nahuz; Freitas (2001), abordam em seu trabalho formas de preservação, mostrando
que a forma mais utilizada de preservação da madeira e a mais conhecida é a química, que
visa incorporar produtos nas peças com a intenção de retardar ou prevenir o ataque de
organismos xilófagos.
No início de 1990, existiam em média trinta pontes com tabuleiro longitudinal
laminado -protendido construídas nos Estados Unidos e mais cerca de cem pontes previstas
para serem construídas como parte da Iniciativa Nacional em Pontes de Madeira. As
estruturas dessas pontes são monitoradas e submetidas a análises constantes e
acompanhamento do teor de umidade, força nas barras de aço de protensão, da fluência, atrito
do tabuleiro e condições globais da ponte. O desempenho obtido por esta análise foi bastante
satisfatórios, sendo que os principais problemas apresentados foram estéticos, como
17
esmagamento local da madeira nas barras de ancoragem e perda de curvatura ( RITTER,
1990).
Almeida (1989) sugeriu que as pontes de madeira no Brasil sejam classificadas em
gerações. Cada geração seria um agrupamento das pontes de acordo com o tipo de arranjo
estrutural contido na ponte. Foram chamadas de pontes de primeira geração as caracterizadas
por arranjos estruturais primitivos, ou seja, pontes de curto período de vida útil, e que
apresentam certos fatores desfavoráveis como pilares de madeira em contato direto com a
água, ligações inseguras e com deficiências, ausência de rigidez entre outros problemas. As
chamadas pontes de segunda geração já possuem arranjos estruturais um pouco mais
eficientes porém com certos problemas, que conferem a ponte falta de segurança e
comprometem a durabilidade. As pontes chamadas de terceira geração possuem arranjos
estruturais que cumprem todos os requisitos que uma ponte de madeira deve possuir,
oferecendo segurança e possuindo alta durabilidade. Estas pontes de terceira geração já não
possuem, por exemplo, pilares em contato direto com a água e leva em consideração normas
e projeto.
As pontes de madeira denominadas de terceira geração começaram a ser construídas
pelo Laboratório de Madeiras e Estruturas de Madeiras, juntamente com o estudo de postes
feitos de Eucalipto Citriodora, juntamente com o emprego de vigas bicirculares compostas por
dois postes interligados por anéis metálicos sendo o tabuleiro feito de postes e regularizado
com concreto e revestimento asfáltico. Um exemplo do emprego dessas pontes esta localizado
em São Miguel Paulista, uma ponte pênsil sobre o rio Tietê. HELLMEISTER (1983).
Quando se fala em superar grandes vãos, sempre são mencionadas as pontes estaiadas.
Troitsky (1988), classificou a quantidade de vãos de uma passarela estaiada em um, dois ou
três vãos.
Nas passarelas de um vão, são geralmente construídas mais comumente com uma
torre, que tem como a sua principal função transmitir as forças dos cabos para a fundação, e
às vezes utilizam-se duas. A torre, pode possuir diversos formatos que desempenham
diferentes funções estéticas, sendo que segundo Jungwirth (1995), a em forma de “A” é a
mais adequada para soluções de grandes vãos. A torre é posicionada de forma inclinada de
modo que a resultante das forças presentes possa ser construída com uma torre ou
eventualmente duas. A torre deve ser inclinada, conforme mostra a Figura 3, de tal modo que
a resultante das forças que a solicitam, passe o mais próximo possível do centro de gravidade
18
da seção transversal. Os cabos,garantem a indeslocabilidade e devem estar presos em uma
rocha ou algum bloco maciço. (PLETZ E CALIL JÚNIOR , 2000)
Figura 3- Ponte estaiada de um vão (PLETZ E CALIL JÚNIOR, 2000)
As passarelas estaiadas de dois vãos devem preferencialmente ser simétricas ou o
menor vão deve possuir pelo menos um teço do comprimento total da ponte, se mesmo assim
as condições do local da ponte não permitirem essas proporções, o vão menor deve apena ter
o cabo de ancoragem. As passarelas com três vãos, devem possuir simetria entre os vãos
adjacentes e o central. Observa-se que as cargas acidentais quando aplicadas no vão central,
aumentam os esforços de ancoragem e vão minimizando conforme se aproximam dos vãos
adjacentes (PLETZ E CALIL JÚNIOR, 2000).
Troitsky (1988), conforme será mostrado a seguir na Figura 4, explica as diferentes
configurações que os estais podem possuir. Essas configurações muito além de um efeito
estético influenciam na viabilidade técnica e econômica e arquitetura. O formato do tipo
leque, os estaios saem radialmente do topo da torre e solicitam menores esforços se
comparados com outras possibilidades de disposição, devido a inclinação ser maior, é o
formato que confere maior rigidez a estrutura. As deformações da ponte acontecem conforme
a relação vão adjacente/ vão principal cresce, pois o travamento da torre diminui quanto mais
19
os cabos do vão adjacente se deformam. Essas características e a baixa deformabilidade desse
sistema fez com que ele seja apropriado para passarelas de madeira.
Figura 4- Configurações dos estais (YTZA,2009)
No estaiamento no formato nomeado como harpa, os estaios são ancorados ao longo
da torre e são distribuídos simetricamente em relação a elas, o que acaba aumentando a
compressão no tabuleiro. O estaiamento em harpa é mais indicado para soluções em que é
necessário que o tabuleiro fique livre no sentido longitudinal e quando se quer diminuir a
flexibilidade. Não é recomendado o uso de torres de madeira para este tipo de disposição em
harpa, pois as torres necessitam de muitos pontos de ancoramento, podendo ocasionar
infiltrações diminuindo assim a sua durabilidade.
A disposição transversal dos estais, de acordo com Gimsing (1983), podem ocorrer de
três formas. A primeira delas é em sistema de dois planos verticais, que é a forma mais
utilizada devido a sua fácil execução e o sistema não exige alta rigidez a torção do tabuleiro.
O segundo é o sistema de dois planos inclinados, solução normalmente adotada para grandes
vãos, por ser o que melhor combate as oscilações. O estaiamento em dois planos faz com que
a ponte trabalhe como uma treliça espacial, conferindo assim, maior rigidez a torção e
possibilitando projetar tabuleiros menos rígidos, ou seja, com curvas. O terceiro tipo é o
sistema de plano único, em que o estaiamento fica em um único plano vertical, normalmente
localizado no eixo central da ponte, servindo também como divisão das faixas de trânsito.
Apesar de ela exigir alta rigidez a torção dos tabuleiros o que eleva o seu custo e não ser
muito empregada em estruturas de madeira, esse sistema necessita de torres composta por
colunas únicas, que se apóiam em estruturas menores.
20
Segundo Fusco (1989), o tabuleiro das pontes e passarelas de madeira podem estar
apoiados sobre vigas de rigidez, podendo estas serem treliçadas ou de MLC, e seus tabuleiros
com pranchas dispostas transversalmente entre si e ou em duas camadas . A outra
possibilidade de acordo com NTCl (1999), é estarem apoiados em uma placa com inércia a
flexão, o que normalmente é a opção mais escolhida, uma vez que não e grande vantagem o
aumento da rigidez em tabuleiros, ainda mais em estruturas com viga treliçada, em que a
madeira possui menor durabilidade se comparada as vigas de MLC.
21
3. POTENCIAL ESTRUTURAL E
CONSTRUTIVO
No capítulo a seguir foi desenvolvido um estudo do potencial estrutural e construtivo
existente nas estruturas das passarelas estaiadas de madeira.
Neste trabalho foi dado enfoque às passagens em desnível do tipo passarela e as
pontes ambas compostas por tabuleiros de madeira. As passarelas são alternativas que
permitem uma travessia segura pelo fato de realizar a travessia de pedestres em um plano
isolado dos veículos. As pontes são necessárias para transpor obstáculos, sejam estes naturais,
como rios, lagos, ou até mesmo outras vias de trânsito, servindo assim como um artifício para
tornar o trânsito em geral mais eficiente, com mais alternativas de forma mais inteligente.
Ao serem comparadas com soluções de desnível subterrâneas, as passarelas e as
pontes possuem vantagens por não interferir em serviços públicos subterrâneos, são mais
econômicas, esteticamente mais bonitas e seguras .
A escolha do tipo de estrutura de uma obra de arte é determinada por diversos fatores.
Deve-se considerar a função, topografia do local, natureza do solo, extensão e vão livre.
As pontes e passarelas estaiadas de madeira são soluções que se adéquam as
necessidades de projeto além de serem arquitetonicamente mais belas, principalmente para
grandes vãos, no caso das pontes de madeira estaiada.
O sistema de trânsito é composto por diversos componentes, sendo dois deles os
pedestres e os veículos em geral. A princípio, atravessar uma via, pode parecer simples,
porém deve-se ficar atento para que este procedimento seja realizado com total segurança
evitando acidentes de trânsito. A mesma preocupação deve haver com os veículos, que devem
sempre trafegar em condições seguras. Além disso, ambas essas preocupações devem estar
interligadas para que o trânsito de uma maneira geral seja estrategicamente planejado para se
trafegar de forma inteligente, segura e eficaz.
22
A Associação Nacional das Autoridades Rodoviárias as Austrália, realizou uma
análise de acidentes envolvidos com pedestres e através dos dados foi possível concluir que os
pedestres são culpados em 65% dos casos dos acidentes. Um estudo similar foi realizado no
Brasil, em Campinas, no estado de São Paulo, e foi observado pela Prefeitura da cidade que
80% dos acidentes de trânsito relacionados com pedestres são provocados pela imprudência
dos próprios pedestres, de acordo com artigo publicado pela Folha de São Paulo 21/05/1994.
Por este motivo, uma passarela eficaz deve praticamente obrigar o pedestre a utilizá-la, tendo
assim uma localização estratégica e atrativa, como por exemplo, em saídas de fábricas,
escolas, cruzamentos.
Existem diversos artifícios de trânsito que podem ser utilizados para minimizar os
riscos que os próprios pedestres se sujeitam ao realizarem travessias não seguras, são eles:
faixa de pedestres, semáforos para pedestres, barreiras, calçadões, refúgio, gradil , lombadas e
passagem em desnível, ou seja , as passarelas ou passagens subterrâneas. Em vias urbanas,
normalmente a travessia é realizada mais facilmente devido a baixa velocidade dos veículos,
no entanto, em vias expressas essa velocidade é bem superior, dificultando a travessia dos
pedestres e surgindo a necessidade de meios mais seguros, a passarela é um das soluções mais
utilizadas para solucionar este problema.
Através dos estais, que são cabos tracionados, o carregamento móvel e o permanente
são transmitidos para o mastro, que juntamente com o tabuleiro permanecem comprimidos.
Nesse tipo de estrutura, a escolha da distribuição do carregamento permanente é fundamental
para que não exista uma limitação na flexão do tabuleiro.
A concepção de uma passarela estaiada de madeira, deve ser escolhida, considerando
a finalidade e as condições existentes para a sua construção. Essas pré- determinações, como
localização, propósito, sistema estrutural, cronograma, orçamento, são geralmente impostas
pelo órgão financiador do projeto, seja este uma empresa, pessoa física ou o governo.
A localização definirá fatores como, durabilidade, resistência, ações de intempéries,
características geográficas e geotécnicas. Através do local em que existe a necessidade de
uma ponte ou passarela, pode-se saber o tipo de solo e qual o tipo de fundação adequado, ao
tipo de terreno, entre outros fatores fundamentais para a determinação do sistema construtivo
da passarela . O propósito da estrutura permitirá definir as dimensões e os demais aspectos
como a tecnologia que deverá ser empregada.
23
Entre os principais métodos construtivos das pontes e passarelas estaiadas podemos
citar: o cimbramento geral, consolos sucessivos e lançamentos progressivos. O cimbramento
geral é mais utilizado para terrenos com solos resistentes e que não precisará transpor rios,
lagos ou estradas. O cimbramento pode ser do tipo fixo, que é aquele em que deve ser
desmontado após a sua utilização ou deve ser reutilizado na própria ponte ou passarela, os
materiais mais empregados são a madeira ou o metal. O cimbramento do tipo móvel, é um
tipo de cimbramento em que é possível deslocar sem que haja a necessidade de desmontá-lo,
permitindo assim a execução vão a vão da ponte ou passarela.
A Figura 5 a seguir demonstra como são distribuídas as forças em uma passarela
estaiada. O tabuleiro sofre flexo- compressão, tracionando assim os estais que transmitem
esses esforços para a torre que descarrega na fundação.
Figura 5- Distribuição das forças em uma passarela estaiada (Vargas,2007)
Um grande problema que afeta o potencial que as pontes e passarelas estaiadas de
madeira podem oferecer, é o fato de que, no Brasil, raramente as pontes ou passarelas de
madeira existentes são projetadas por uma pessoa qualificada para isso, dessa forma as pontes
construídas são em sua maioria mal projetadas e com o seu potencial estrutural e durabilidade
já comprometidas.
A obtenção de um projeto bem sucedido de ponte ou passarela de madeira em geral,
necessita de um pré-envolvimento na fase de projeto, na execução e um pós-envolvimento
24
que seria a manutenção da estrutura. Se não feito dessa maneira, a estrutura poderá apresentar
certas patologias, que acabam denegrindo a capacidade estrutural e construtivo que a madeira
pode alcançar..
De acordo com Nascimento (1993), ao contrário das pontes e passarelas feitas de aço e
concreto que ,no Brasil, sofrem manutenção somente quando estão altamente deterioradas,as
pontes e passarelas de madeira necessitam, segundo OU e WELLER (1986), de manutenção
envolvendo as seguintes etapas: substituição, reparo e manutenção preventiva. As estruturas
de madeira não devem ser mantidas em contato direto com a água, não devem acumular
material biológico como folhas de árvores, por exemplo, a estrutura deve permanecer limpa.
É fato que a madeira se bem dimensionado e projetado, e se tomados os devidos
cuidados que o material requer, do ponto de vista estrutural e construtivo não é desvantajoso
se comparado à materiais mais tradicionais como o concreto e o aço. Muito pelo contrário,
além de atingir resistências satisfatórias e seguras de projeto, consiste em uma solução viável,
eficaz e ambientalmente correta.
4.1 EXEMPLOS BEM SUCEDIDOS
A fim de dar maior credibilidade ao trabalho e por fim, comprovar de forma prática o
real potencial estrutural que o sistema das pontes e passarelas estaiadas de madeira
proporcionam, será apresentados dois exemplos bem sucedidos de soluções estaiadas de
madeira. A ponte La Mujer, localizada em Buenos Aires e a passarela localizada no LaMEM,
no campus da Universidade de São Paulo – Campus São Carlos.
4.1.1 Ponte La Mujer
A seguir será apresentada a ponte estaiada de madeira (figura 4) , localizada no
famoso bairro de Puerto Madeiro em Buenos Aires, na Argentina. Nesta ponte, apenas o
tabuleiro é de madeira normal transversal, sendo o restante da estrutura metálica.
A ponte La Mujer é obra do arquiteto e engenheiro espanhol Santiago Calatrava.
Trata-se de uma ponte giratória estaiada com o tabuleiro de madeira, o projeto foi realizado
integralmente na Espanha, pois o aço utilizado na estrutura é somente fabricado no país
espanhol e foi doado para a região de Puerto Madeiro ,em Buenos Aires pelo empresário
Alberto Gonzalez.
A ponte La Mujer está sob o rio La Plata e mede 160 metros de comprimento
possuindo largura de 5 metros. A ponte é composta por um mastro de aço que possui 39
25
metros de altura, duas seções fixas nas extremidades e uma seção móvel que gira 90° devido
ao tráfego aquático existente no rio La Plata. As obras tiveram início em 1998 e foi finalizada
em dezembro de 2001. A ponte La Mujer possui o tabuleiro de madeira como solução, que é
justificável pelo seu baixo peso, já que se trata de uma estrutura giratória. Além disso, ela é
uma estrutura estaiada não simétrica, o que a torna ainda mais singular.
Fica assim comprovado que a madeira se bem dimensionada e bem utilizada pode
desenvolver o mesmo papel que o concreto e aço.
Figura 6 - Ponte La Mujer - Buenos Aires - (FONTE: Wikipédia)
26
(FONTE:http://viagenspelaamericalatina.blogspot.com/2010/08/buenos-aires-argentina.html>, 2011)
4.1.2 Passarela Estaiada de Madeira Campus USP -São Carlos
A passarela que será a seguir apresentada é o resultado de um projeto realizado por
professores da Universidade de São Paulo (USP) e foi a primeira passarela estaiada de
madeira construída no Brasil. A passarela esta localizada na Escola de Engenharia de São
Carlos da Universidade de São Paulo, no campus I da cidade de São Carlos, mais
precisamente entre o laboratório e o prédio da sede do Laboratório de Madeiras e Estruturas
de Madeiras do Departamento de Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia de São
Carlos da Universidade de São Paulo (USP).
Segundo Pletz (2003) a proposta do desenvolvimento da passarela estaiada de madeira
surgiu primeiramente da necessidade de apresentar o potencial construtivo da madeira em
geral, para isso foi construída a passarela para uso público, permitindo assim que alguns pré-
conceitos em relação à madeira fossem esclarecidos de forma prática.
A passarela é um exemplo de construção sustentável, é inteiramente projetada com
madeira de reflorestamento, e estruturalmente é composta por uma torre independente
inclinada, um tabuleiro curvo laminado protendido e os estais de aço que saem radialmente da
torre. Ela foi também utilizada como objeto de estudo de tópicos como perda de curvatura do
Figura 7- Tabuleiro de madeira , Ponte La Mujer - Buenos Aires
27
tabuleiro, avaliação de eficiência do sistema utilizado, foi realizada também, análises do
conforto do usuário, das ligações presentes na estrutura entre outros aspectos.
Figura 8- Passarela estaiada de madeira USP-São Carlos
A passarela estaiada de madeira localizada na Universidade de São Paulo em São
Carlos possui tabuleiro de madeira laminada protendida em módulos curvos e é uma estrutura
independente da torre. O sistema estrutural da passarela em questão é composto por placas,
sem longarinas e transversinas, com uma torre. A madeia utilizada na construção da passarela
foi a de Pinus Taeda ( Pinus taeda). (PLETZ, 2003)
A partir da escolha da madeira de reflorestamento como o material principal da
estrutura da passarela foi adotado um sistema estrutural que fosse adequado . A passarela
possui doze estais e são compostos por barras de aço de alta resistência que estão submetidos
basicamente a tração . A torre da passarela é composta por um poste de Eucalipto Citriodora
que é inclinado, como mostra a Figura 10.Éla constitui o principal elemento de sustentação
da passarela, os esforços existentes nela é de flexo-compressão. (PLETZ, 2003)
O tabuleiro da passarela é feito com lâminas de mais ou menos cinco metros e vinte
centímetros de comprimento e seção transversal nominal medindo cinco centímetros por vinte
centímetros. O fato do tabuleiro ser modulado facilitou o transporte das peças para a execução
28
da passarela, que pode ser feita através de pequenos caminhões e guindastes.Além disso, os
módulos também são mais facilmente protendidos e curvados. A ligação entre os módulos foi
realizada através de perfis metálicos, conforme mostra a Figura 9, que foram utilizados
também no apoio do tabuleiro nos estais. Para a realização da protensão das barras foram
utilizadas lâminas de diferentes tamanhos que foram colocadas juntas de forma crescente em
relação ao bordo côncavo para o bordo convexo e nelas foram introduzidas as barras de aço.
Aplicando uma força horizontal, foi provocada uma flecha de 10cm no bordo convexo, após a
curvatura, foi aplicada a protensão transversal dos módulos através d uma tensão normal de
0,7MPa (PLETZ, 2003).
Figura 9- Detalhe das barras de protenção da pasarela e da ligações metálicas
30
A fundação é do tipo tubulão, sendo dois deles para garantir os esforços existentes na
torre e um para a compressão da estrutura. No tabuleiro é pré-fabricado, possibilitando assim
a realização da curvatura do tabuleiro (PLETZ,2003).
Segundo Pletz (2003) no projeto da passarela foram considerados as ações
permanentes, sobrecargas, ventos, variação de temperatura e fadiga, fatores esses essênciais
na realização do projeto.
31
5. QUESTÕES DE
SUSTENTABILIDADE
No mundo, os países em geral cresceram e se desenvolveram muito principalmente a
partir da metade do século XX. Pólos industriais sugiram, muitas edificações foram erguidas,
países em constante desenvolvimento e industrialização. Muito do que era verde, ou seja, as
matas, campos e florestas, se transformou no cinza dos prédios,fábricas das grandes cidades
ou em combustível e matéria-prima para que toda essa transformação fosse possível.
O reconhecimento da importância ambiental foi tardio. Os recursos naturais foram
explorados de maneira desordenada, afetando muito o meio ambiente. A necessidade de
energia para todo esse processo e para atender o estilo de vida moderno é cada vez maior,
porém o planeta não está mais suportando toda essa exploração dos seus recursos naturais.
Assim surgem graves efeitos colaterais como efeito estufa, extinção de diversos animais e
diminuição da biodiversidade. Caso as conseqüências anteriormente citadas sejam ignoradas,
ou seja, esses aspectos não forem amenizados, resultará em severas punições como aumento
da temperatura, extinção de mais espécies e até mesmo o desaparecimento de certas regiões
do mundo.
O conjunto de fatores como a destruição de florestas, e o próprio estilo de vida atual
em que muitas pessoas possuem acesso a carros e as indústrias trabalham a base de energias
não renováveis, em sua maioria combustíveis fosseis, por exemplo, desencadeou um grave
problema de emissão de dióxido de carbono que esta acarretando graves problemas
ambientais como efeito estufa, que por conseqüência gera o derretimento das calotas polares,
alterações climáticas, desertificação entre inúmeros outros malefícios.
Surge em meio deste contexto o conceito da sustentabilidade. A sustentabilidade é
basicamente produzir e explorar os potenciais existentes de maneira consciente, consumindo
menos e sempre avaliando o impacto ao meio ambiente preservando desta forma a
biodiversidade, os recursos naturais e garantindo que estes não se esgotem.
32
Sendo assim, este capítulo, visa explicitar o grande lado positivo relacionado à
sustentabilidade que existe nas estruturas de madeira em geral e mais especificamente nas
pontes e passarelas estaiadas de madeira, esclarecendo associações errôneas de que utilizar a
madeira é acabar com florestas .
5.1 Sustentabilidade e a construção civil
A sustentabilidade é um assunto que está muito em evidência. O que era apenas um
conceito está cada vez mais se tornando uma prática encontrada no dia a dia do universo de
todos os setores que movimentam a economia e em seus produtos.
Não é segredo que a construção civil é uma das campeãs nos quesitos de gerar
resíduos, desperdício e consumo de materiais, ou seja, ela é um dos setores que contribuem
consideravelmente na situação atual do meio ambiente.
De acordo com John, Agopyan & Sjöström, 2001, o setor da construção civil é o
campeão em consumo de matéria prima bruta e um dos setores que mais consomem energia e
produzem resíduos sólidos através do entulho.
Por este motivo, racionalização, reciclagem e sustentabilidade, são palavras cada vez
mais comuns no contexto da construção civil. Essas medidas são necessárias para o
desenvolvimento sustentável do setor e isso pode não só agregar melhorias ambientais, mas
também no ponto de vista econômico, pois uma obra racionalizada e sustentável é sinônimo
de uma obra mais econômica.
Segundo dados coletados da organização não- governamental WWF-Brasil, 15% da
madeira da floresta amazônica é consumida pelo Estado de São Paulo sendo que 70% desta
parcela encaminhada ao Estado de São Paulo e encaminhada para o setor da construção civil.
O WWF-Brasil em parceria com o SindusCon de São Paulo ( Sindicato da Construção Civil),
realizou uma pesquisa com seis construtora nos anos de 2009 e 2010, onde verificaram que
em um ano ,verificou-se que seis construtoras consumiram 17.997,07 m³ de madeira, sendo
que 14.535,34 m³ (79,74%) correspondem a madeira oriunda de reflorestamentos (pinus e
eucalipto) e 19,23% a madeira tropical, ou 3.461,73 m³, oriunda da floresta Amazônica.
Segundo essa mesma pesquisa, a construção civil já substituiu a madeira nativa pela de
reflorestamento, pois é economicamente mais barata, legalizada, assim suprindo a demanda
do setor.
33
5.2 Pontes e passarelas estaiada de madeira, uma solução sustentável
Neste tópico as pontes e passarelas estaiadas de madeira, foi defendida no ponto de
vista sustentável.
Como já foi mencionado, o contexto do mundo atual necessita de soluções
ambientalmente corretas, e ao contrário do que a princípio possa aparentar, a madeira, é sim
um grande material que além de atender necessidades de resistência que será abordada no
capítulo se enquadra perfeitamente no quesito sustentabilidade.
Primeiramente, será ressaltada uma das maiores qualidades da madeira, que é o fato de
ela ser um material 100% renovável. Ao contrário do que aparenta, o uso da madeira em
pontes e passarelas estaiadas e na construção civil em geral, ao invés de ajudar a extinguir
florestas, ajudará a perpetuá-las, pois quando se fala da exploração do material madeira na
construção civil, deve estar claro que é madeira retirada do reflorestamento,sendo assim, não
acarretará nenhum impacto as matas e florestas.
Ao utilizar madeira de reflorestamento na construção civil, além de ser uma
exploração legalizada, diretamente contribui-se para a não extinção de espécies, como
também garante que a exploração esta sendo realizada de forma consciente e renovável.
Práticas ilegais de exploração de madeira contribuem e financiam de certa forma o
desmatamento. Além disso, a exploração ilegal gera uma concorrência desleal, pois o trabalho
de retirada da madeira é normalmente realizado por trabalhadores fora das leis trabalhista e
também é uma fonte de corrupção.
Outra vantagem fundamental da madeira ser um material 100% renovável, é que
incentivar o seu uso é uma forma de garantir às futuras gerações uma tecnologia que nunca se
esgotará se utilizada com as devidas cautelas, ou seja, explorar apenas o que é de
reflorestamento. O fato de a madeira ser um material renovável, se encaixa completamente no
conceito de desenvolvimento sustentável, formando um ciclo, a matéria-prima explorada seria
sempre reposta em forma de reflorestamento, conservando as matas e até mesmo aumentando-
as.
A utilização inconseqüente dos recursos naturais foi um assunto em que a
conscientização foi tardia. Consumir de forma racionalizada e estimular o uso de matérias-
primas que sejam renováveis é um passo enorme para que as gerações futuras não muito
34
distantes consigam desfrutar de recursos vitais como até mesmo a água. É muito importante
que os materiais como a madeira seja mais popularizados e mais utilizados no Brasil, pois é
uma forma de estimular o desenvolvimento de técnicas de um material que podem sim,
substituir o concreto e o aço em determinadas situações além de ser um material que se
utilizado corretamente, ou seja, madeira de reflorestamento, nunca se esgotará.
Outro fator importante, é o fato da madeira, necessitar de pouca energia considerando
sua retirada do meio ambiente até a utilização na estrutura desejada. A produção de energia é
algo que normalmente demanda queima de combustíveis fósseis e o consumo de recursos
naturais. A madeira demanda baixíssima demanda de energia para a sua transformação de
matéria-prima retirada do ambiente até a sua utilização.
Uma grande contribuição ambiental presente na utilização da madeira em tabuleiros de
pontes e passarelas estaiadas é o fato que a madeira colabora com o seqüestro de dióxido de
carbono o CO² presente na atmosfera. O dióxido de carbono (CO²) é o principal gás
contribuinte para o aquecimento global. Utilizar a madeira como estruturas, ou em parte de
uma estrutura, como no caso deste trabalho que defende seu uso nos tabuleiros de pontes e
passarelas estaidas, é realizar uma solução estrutural e ao mesmo tempo colaborar, mesmo
que de forma indireta, com o meio ambiente. Além disso, a utilização deste componente em
estruturas e nos tabuleiros de pontes e passarelas, não acarretará nenhum prejuízo em questão
de resistência e eficiência da estrutura. Pelo contrário, as pontes e passarelas estaiadas de
madeira, se enquadram no conceito de desenvolvimento sustentável, pois são ecologicamente
corretas, demandam menor energia em seu processo de extração até o seu uso e colaboram no
seqüestro de CO².
Uma estrutura estaiada é uma estrutura em que o número de pilares é reduzido. Sendo
assim, ao ser empregada para transpor rios, lagos, ou até mesmo vales e matas, ou seja,
qualquer tipo de obstáculo em que exista um ecossistema e seja o habitat de seres vivos,o
impacto também será menor, uma vez que as obras e a necessidade de pilares é reduzida, o
impacto conseqüente será menor.
Através das vantagens ambientais existentes na madeira, juntamente com as apontadas
na solução do estaiamento, pode-se definir as pontes e passarelas estaiadas de madeira como
uma solução que se enquadra perfeitamente nas soluções almejadas pelo mundo atual, ou seja,
uma solução sustentável.
35
6. ESTUDO COMPARATIVO DOS
MATERIAIS UTILIZADOS EM
PONTES E PASSARELAS
ESTAIADAS
No Brasil, muito se relaciona, por uma questão social e cultural, o material madeira
com baixa qualidade e precariedade. Isso ocorre devido às favelas, moradias extremamente
precárias muito comum nas periferias do país, gerando, assim, um preconceito em relação a
madeira, que aumenta pelo fato de não existirem muitos projetos bem elaborados utilizando a
madeira e a pouca abordagem do assunto nas universidades. A região sudeste do Brasil é a
região responsável por aproximadamente 70% da extração ilegal de madeira da Amazônia.
Esses fatos juntamente ao não esclarecimento técnico, denigrem muito o material madeira,
além de associar erroneamente cada vez mais a madeira como um material prejudicial ao
meio ambiente e não sustentável. Conseqüentemente, todos esses pontos anteriormente
citados, despertam uma idéia equivocada em relação à madeira. A Figura 7, mostra uma
residência feita de madeira no Brasil. Pode-se observar a precariedade e completa ausência de
projeto da estrutura . Em seguida é mostrado na Figura 8, o edifício Waugh Thistleton's
Timber Tower, um edifício localizado em Londres de nove pavimentos realizado inteiramente
em madeira. Uma prova real de que se bem dimensionada um projeto estrutural de madeira
pode alcançar resultados fantásticos.
36
(FONTE:< http://www.difusora890.com.br/noticia.php?id=320>
(FONTE:<http://www.treehugger.com/sustainable-product-design/waughthistletons-timbertower.html>,2011)
Figura 12- Residência de madeira no Recanto da União ,no Brasil.
Figura 13- Waugh Thistleton's Timber Tower em Londres.
37
A fim de desmistificar a madeira e apresentá-la de uma forma mais justa perante a sua
capacidade de resistência e utilização, neste capítulo foi realizado um estudo comparativo
entre diferentes materiais utilizados na construção de pontes e passarelas estaiadas em geral.
O estudo em questão, irá comparar diferentes aspectos da madeira, concreto e aço. A escolha
do concreto e aço, foi baseada na alta utilização desses materiais, a credibilidade neles
existentes, além de serem materiais indispensáveis para determinadas funções.
Como já foi mencionado, este trabalho defende a utilização da madeira no tabuleiro de
pontes e passarelas estaiadas, uma vez que são conhecidas as restrições do uso desse material,
é objetivo justificar a utilização da madeira em pontes e passarelas estaiadas.
De acordo com o biólogo Geraldo José Zenido existem certas variações da madeira e
suas características por ela ser um ser vivo. Essas diferenças de características estão
relacionadas a fatores externos a que ela esta submetida. Outro fator que as diferenciam são as
espécies de cada árvore que irá formar características e propriedades diferentes de acordo com
a espécie.
Além da questão ecológica e sustentável da madeira abordado no capítulo anterior,
que realmente é um grande diferencial e vantagem na utilização da madeira em pontes e
passarelas estaiadas em relação à outros materiais, existem diversas outras características
importantes a serem apontadas à respeito da madeira. Á seguir, serão comparados aspectos
referentes a energia demandada no processo de produção, desde a matéria-prima até sua
utilização final, também serão analisados dados de densidade, resistência e também uma
breve análise econômica.
6.1 ENERGIA
O consumo energético necessário no processo de extração da madeira das árvores ,
até a sua utilização, é significantemente inferior se comparadas ao aço e ao concreto. A
Tabela 1 a seguir evidência esse fato em números, o estudo foi realizado no Laboratório
Nacional de Engenharia Civil de Lisboa.
38
Tabela 1-- Consumo de energia na produção de alguns materiais (FONTE: LNEC,1976)
Material
Peso
(toneladas) Consumo em kcal
Madeira 1 2,4x10³
Concreto 1 780x10³
Aço 1 3000x10³
A Tabela 2 abaixo, ressalta o baixo consumo energético demandado pela
madeira.
Tabela 2- Energia para produção (FONTE: C. CALIL JÚNIOR e A. A. DIAS)
Material Energia p/produção
produção produção (MJ/m³)
Concreto 1920 (óleo)
Aço 234000(carvão)
Madeira conífera 600 (solar)
Madeira
dicotiledônea
630(solar)
Como verificado, a madeira possui pequeno consumo energético, fator este que
certamente reduzirá o custo da utilização deste material.
6.2 DENSIDADE
A densidade da madeira também é muito inferior a densidade do concreto e aço,
portanto, o seu manuseio é muito mais fácil, assim como o seu transporte. A densidade
do aço corresponde a cerca de oito a dez vezes a da madeira e a do concreto chega a até
três vezes a da madeira, conforme podemos observar na Tabela 3.
39
Tabela 3-– Tabela de densidade (FONTE: C. CALIL JÚNIOR e A. A. DIAS)
Material Densidade
(KN/m³)
Concreto 24
Aço 78
Madeira conífera 6
Madeira
dicotiledônea
9
6.3 RESISTÊNCIA
A resistência da madeira, muito é questionada para aos que pouco conhecem
esse material. A madeira, se bem dimensionada e utilizada, pode alcançar a mesma
resistência de estruturas de concreto ou aço.
As propriedades mecânicas da madeira podem ser definidas pela espécie da
madeira, posição da peça na árvore, umidade, quanto maior a umidade menor sua
resistência pois ocorre a saturação das fibras mecânica e o tempo de carga.
Na Tabela 4 abaixo, compara a resistência entre concreto, aço e a madeira.
Conforme os dados apresentados pode-se concluir que é um equívoco duvidar da
resistência da madeira.
Tabela 4-Comparativo resistência (FONTE: C. CALIL JÚNIOR e A. A. DIAS)
Material
Resistência Módulo de
Elasticida
Elasticidade
Relação Resist./
Densidade (Mpa)
Elasticidade
(Mpa)
Concreto 20 20000 0,83
Aço 250 210000 0,21
Madeira conífera 50 10000 8,33
Madeira
dicotiledônea
90 25000 10
40
Diferentemente do aço e do concreto, a madeira é um material combustível, ou
seja, “pega fogo”. Apesar dessa característica da madeira, o seu comportamento na
presença do fogo é muito satisfatório. Quando em combustão, primeiramente, ela se
decompõem em gases que expostos ao calor tornam-se chamas. Porém, como muitos já
devem ter presenciado, ao queimar a madeira forma carvão em sua superfície, que atua
como um isolante, degradando a madeira lentamente.
Em um grande incêndio, a madeira, reduz a sua secção, mas permanece com a
sua capacidade de suportar o seu peso próprio. Já o aço, a 80°C já está iniciando a
perder resistência e quando atinge 500°C a estrutura de aço já esta 80% comprometida,
contribuindo para um desmoronamento de estrutura, ao contrário da madeira que resiste
mais em situações de incêndio.
(FONTE: http://www.cdcc.usp.br/ciencia/artigos/art_27/madeira.html)
Figura 14- Vigas de madeira e aço após incêndio
41
6.4 ASPECTOS ECONÔMICOS
Segundo C. CALIL JÚNIOR e A. A. DIAS (1997), a madeira analisada a longo
prazo, é um material vantajoso economicamente. Em relação aos custos iniciais de
extração até a preparação para a sua utilização, também é um material competitivo em
relação aos demais mais comumente empregados, como por exemplo, aço e concreto.
O preço estimado da madeira tratada de eucalipto de reflorestamento é mais ou menos
R$ 250,00/m³. Já o concreto armado, chega a R$ 500,00/ m³, sendo que a madeira é
consumida em menor proporção quando empregada.
A manutenção de estruturas de madeira é simples de serem realizadas e também
são de baixo custo.
Além disso, como anteriormente mencionado, a economia na madeira pode ser
apresentada através do seu baixo consumo energético para a sua utilização, além de
maior facilidade em seu transporte, acarretando assim economia.
42
7. CONCLUSÕES
Neste trabalho buscou-se demonstrar e apontar as vantagens das pontes e
passarelas estaiadas de madeira como uma solução estrutural a ser adotada no Brasil. O
estudo concentrou-se basicamente em pesquisa bibliográfica a respeito do tema,
análises comparativas e uma visita a um exemplo real bem sucedido de passarela
estaiada de madeira.
As pontes e passarelas são estruturas freqüentemente empregadas como
soluções no contexto atual do tráfego rodoviário e no tráfego urbano presente nas
cidades brasileiras.
Através de dados e de uma pesquisa comparativa, foi averiguado que a madeira
é um material totalmente apto a desempenhar as funções estruturais que materiais como
o aço e o concreto desempenham. É verdade que existem certas restrições do uso da
madeira por ela ser um material biológico, o que não permite que substituamos
completamente o aço e concreto pela madeira. Existe, no Brasil, uma visão equivocado
do material devido à sua baixa utilização e a utilização inadequada do material que
acarreta na pouca utilização deste material em tabuleiros de pontes e passarela e em
outras estruturas em geral.
As pontes e passarelas estaiadas de madeira são estruturas que englobam
diversas vantagens estruturais, construtivas e ambientais. Como vantagem estrutural e
construtiva, foi observado que no quesito resistência uma passarela em que o tabuleiro
é feito de madeira é bastante satisfatória. Através do estudo comparativo da madeira
com os materiais aço e concreto, foi possível avaliar que a madeira consegue alcançar a
mesma resistência que estes materiais, sendo assim a sua utilização em tabuleiros de
pontes e passarelas não causariam nenhum prejuízo estrutural. As pontes e passarelas
estaiadas que possuem tabuleiro de madeira, são soluções em que unem o que é mais
tradicionalmente utilizado em estruturas, que são as estruturas compostas de aço ou
concreto, por exemplo, juntamente com a exploração de um material pouco utilizado no
Brasil, que é a madeira. A combinação desses elementos como demonstrado na Ponte
La Mujer em Buenos Aires, na Argentina, resulta em um elemento estrutural totalmente
43
viável, com o mesmo desempenho que as estruturas feitas de materiais mais
tradicionalmente empregadas possuem e ainda formando uma estrutura visualmente
arrojada que a solução estaiada possui. No caso da ponte La Mujer, foi explorada uma
outra propriedade da madeira de forma bastante inteligente, que é o seu baixo peso,
pois o tabuleiro da ponte se deslocamento do seu tabuleiro por localizar-se no meio de
rotas de navegações.
O outro exemplo abordado, o exemplo da passarela estaiada de madeira
localizado no campus da Universidade de São Paulo, em São Carlos, é um exemplo de
passarela estaiada em que até mesmo a torre de sustentação é feita de madeira roliça de
reflorestamento. A estrutura, esta sujeita a ação de intempéries e é um exemplo claro do
emprego de estaiamento com o material madeira.
Sustentavelmente a solução se destaca de forma exemplar. Contribui para o
desenvolvimento sustentável do setor da construção civil que é um grande consumidor
dos recursos naturais. Soluções como as pontes e passarelas estaiadas de madeira são
fundamentais para melhor avaliação do setor em questões ambientas. Uma solução em
que se utiliza em seu tabuleiro um material renovável, que auxilia no seqüestro de CO²,
diminui o impacto ambiental devido a redução do número de pilares, além de diminuir
o consumo de energia total requerida devido o baixo valor energético solicitado pela
madeira.
Portanto, as pontes e passarelas estaiadas de madeira são estruturas que
conseguem unir a resistência estrutural necessária e ainda com as vantagens ambientais
que o tabuleiro feito em madeira pode apresentar. O estaiamento agrega arrojo na
arquitetura, além de ser excelente solução principalmente para grandes vãos.
44
8. REFERÊNCIAS
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