construmetal - abcem.org.br · na antiguidade, quando as populações começam a se agrupar em...

CONSTRUMETAL – CONGRESSO LATINO-AMERICANO DA CONSTRUÇÃO METÁLICA

São Paulo – Brasil – 31 de agosto a 2 de setembro, 2010

1

CONCEPÇÃO ARQUITETÔNICO/ESTRUTURAL DE PONTE MISTA ENTRE

CABEDELO E LUCENA – PB

Arq. Patrícia de Lourdes Casadei Costa, e-mail: [email protected]

MPhil. Sandro Valério de Souza Cabral, e-mail: [email protected]

Projectaço Projetos e Soluções Estruturais Ltda

RESUMO

Este estudo trata da elaboração do anteprojeto arquitetônico de uma ponte rodoviária mista

sobre a foz do Rio Paraíba, ligando os municípios de Cabedelo, na região metropolitana de

João Pessoa-PB, e Lucena, no litoral norte do Estado.

A proposta desenvolvida considera as várias variáveis delimitadoras deste tipo de projeto

como características urbanísticas, sociais, históricas, ambientais e econômicas da área de

estudo e também a interação entre os princípios técnico/estruturais, estético-formais e

funcionais envolvidos.

O projeto contém diversas características técnico/estruturais como o uso de um grande arco

anti-simétrico em conjunto com um arco triangular estaiado, o uso de um tabuleiro com seção

transversal aerodinâmica, o uso de concreto armado para os elementos comprimidos (arcos) e

de aço galvanizado para os elementos tracionados e flexionados (tabuleiro e tirantes), a

variação da seção transversal dos arcos de acordo com a variação de seus esforços, o uso de

pilares-árvore, uma modulação fixa de 24.16 m, ângulos mínimos dos tirantes com relação ao

tabuleiro de 30º, dentre outras, sem perder de vista a essência dos princípios estético-formais

como a volumetria dos arcos em contraste com a volumetria do tabuleiro, sua expressão tri-

dimensional, a inspiração na anatomia humana, e nem os princípios funcionais relacionados

ao gabarito portuário da ponte, a largura das pistas e dos passeios, a acessibilidade, a

inclinação máxima das pistas, o gabarito para a passagem de veículos, etc.

Palavras-chave: ponte, tectônica, arquitetura, estrutura, aço

mailto:[email protected]�



2

1. INTRODUÇÃO

Na antiguidade, quando as populações começam a se agrupar em comunidades, aparecem as

primeiras travessias de rios, riachos e vales, surgem as pontes. Estas têm sido sempre motivo

de fascínio e orgulho de seus usuários, projetistas e construtores e prova do desenvolvimento

de um povo (PINHO, 2007).

As primeiras pontes surgem por volta de 5000 a. C. com a queda natural de troncos sobre os

rios (OLIVEIRA, 1999). Os primeiros materiais construtivos a serem usados na construção de

pontes são a madeira e a pedra. As mais antigas pontes de pedra são construídas em Roma

empregando a técnica dos arcos, introduzidos pelos etruscos. Na Idade Média, fatores de

defesa e poder originam as pontes fortificadas e elevadiças. Neste período também se

desenvolvem o arco ogival e o arco abatido1

1 “O arco é abatido quando a flecha é pequena com relação ao vão (LOPES et al.,2006).

. A primeira ponte totalmente construída em ferro

fundido data de 1779 (Figura 01). As pontes metálicas se desenvolvem a partir do séc. XIX

com o advento da revolução industrial e o desenvolvimento da indústria siderúrgica

(NOGUEIRA, 2003). A primeira ponte de grande vão, inteiramente construída em aço, data

de 1890 (LOPES et al., 2006; Figura 02). Entre 1870 e 1900, o concreto armado se

desenvolve intensamente e de forma simultânea em países como Estados Unidos, Alemanha,

Inglaterra e França (DUPRÉ, 2000). A partir de 1930 e incrementado após a 2º guerra

mundial, têm início o uso de pontes mistas de aço e concreto (PINHO, 2007). A ponte mais

antiga do Brasil data de 1857, construída em ferro forjado e atravessando o rio Paraíba do Sul,

no Rio de Janeiro (PINHO, 2007).



3

Atualmente, arquitetos como Marc Mimram, Norman Foster, Santiago Calatrava, dentre

outros, vem desenvolvendo diversos projetos de pontes e passarelas que se tornam

importantes marcos arquitetônicos e tecnológicos, estimulando o desenvolvimento urbano de

áreas específicas. No Brasil, merece destaque a ponte mista arqueada Juscelino Kubitscheck

em Brasília, projetada pelo arquiteto Alexandre Chan (Figura 03), onde as fundações e arcos

abaixo do tabuleiro são em concreto armado e os arcos acima do tabuleiro e o tabuleiro são

em aço.

Figura 02: Forth bridge, Escócia. Fonte: ARGAN (1999).

Figura 01: Ponte Coalbrokdale, Inglaterra. Fonte: LOPES et. al. (2006).

Figura 03: Ponte JK, Distrito Federal. Fonte: arquivo pessoal.



4

A ponte desenvolvida considera as várias variáveis delimitadoras deste tipo de projeto como

características urbanísticas, sociais, ambientais, históricas e econômicas da área de estudo e

também a interação entre os princípios estético-formais, técnico/estruturais e funcionais

envolvidos. O estudo procura conceber uma arquitetura onde a tecnologia existe como parte

integrante da criação, sendo comumente referenciada como cultura tectônica2. A maneira

como esses princípios da arquitetura - venustas, firmitas, e utilitas3

Em vários casos, esta cultura tectônica vem acompanhada de soluções em aço (Figura 03),

como sendo um material que consegue integrar demandas formais e tecnológicas de maneira

satisfatória, além de representar uma alternativa mais sustentável. Pontes mistas procuram

explorar as vantagens do concreto armado, como material adequado para esforços de

compressão ou flexão e maior moldabilidade, com as do aço, como material adequado para

esforços de tração, compressão e flexão e com maior flexibilidade, dentre outras.

- se relacionam, qualifica

a arquitetura ao longo de sua história e constitui a sua essência (FRAMPTON, 2001).

O projeto da ponte em estudo faz a ligação rodoviária entre a cidade de Cabedelo e Lucena,

no estado da Paraíba. O litoral norte, exceto Cabedelo, é separado da capital pela foz do Rio

Paraíba, tornando o acesso para esta região mais longo e difícil, resultando assim em menor

desenvolvimento econômico e turístico, comparado ao existente no litoral sul paraibano que

têm recebido investimentos significativos. A escolha da área de implantação do equipamento

viário em ambas as cidades, considera além de alguns parâmetros de acessibilidade, a menor

distancia entre as margens, resultando em uma extensão total de aproximadamente 1,5 km

(Figura 04), sendo 300 metros destinados ao canal portuário da cidade de Cabedelo que

margeia a costa do município.

A concepção arquitetônica e também estrutural deste grande vão a ser vencido é o objetivo

principal da proposta. Desta forma a ponte pode ser dividida em dois trechos: o navegável

portuário e o trecho caracterizado como não portuário, de maior extensão, que se destina as

embarcações de menor porte. 2 “Na cultura tectônica a dimensão estética da arquitetura encontra sua força e autenticidade no potencial expressivo dos elementos construtivos e da estrutura, priorizando a poética da construção” (ROCHA, 2007).

3 Identificados por Vitruvius (2007) no seu Tratado de Arquitetura, ainda na Roma Clássica.



5

2. CONDICIONANTES GERAIS DO PROJETO

A área escolhida para a implantação do equipamento, no município de Cabedelo, está situada

ao norte do município, na zona portuária da praia de Santa Catarina pertencente a Marinha do

Brasil. Esta faz divisa com a zona de adensamento prioritário - ZAP, e com a zona especial de

interesse histórico- ZEIH, onde está localizada a Fortaleza de Santa Catarina (Figura 04),

importante marco histórico do estado.

A implantação de um grande equipamento em uma malha urbana já consolidada requer uma

série de alterações e impactos sociais, econômicos, urbanísticos e históricos no local.

Entretanto, é desejável que estes impactos, especialmente na organização viária existente,

sejam minimizados. Com este objetivo, a via de acesso à ponte é direta e elevada, tendo início

na BR-230, que acessa a cidade, sendo proposta a sua duplicação (Figura 05). Este acesso

elevado possibilitará o tráfego normal de automóveis e caminhões relacionados aos serviços

portuários e ao funcionamento do moinho M. Dias Branco, localizado próximo ao canal

navegável.

Três medidas adicionais são tomadas para atenuar o impacto econômico, histórico e social: a

desapropriação de duas faixas paralelas a rua de acesso ao equipamento (ZAP), o desvio da

área de atracamento de navios do porto e a adoção de apenas dois apoios na área próxima ao

canal navegável (Figura 14) para não interferir no funcionamento do moinho e também para

não obstruir a visão da Fortaleza de Santa Catarina (ZEIH).

Figura 04: Área de implantação da ponte com pontos referenciais. Fonte: <http://maps.google.com.br> Acessado em 12/11/2009.



6

No município de Lucena, a área de implantação do equipamento responde bem as questões de

fluxo viário, pois faz acesso direto a PB-025 que desemboca na via federal (BR-101) que

interliga o Estado da Paraíba ao Estado do Rio Grande do Norte, não trazendo impactos

econômicos, sociais, urbanísticos ou históricos significativos.

Segundo Norma de segurança expedida pela Capitania dos Portos da Paraíba datada em 8 de

julho de 2005, o canal navegável de passagem das embarcações para atracação e desatracação

de navios no Porto de Cabedelo abrange uma largura máxima de 300 metros margeando a

costa do município. Um levantamento baltimétrico realizado pelo porto indica uma

profundidade de aproximadamente 9,14 metros deste canal.

O vão livre do retângulo de navegação deverá ser estabelecido a partir da largura entre os

pilares, abatendo o valor das respectivas dimensões das proteções contra colisões. Esta é uma

das exigências estabelecidas pela Carta da Marinha do Brasil n° 830 capítulo 01 no item 011,

que dita parâmetros para solicitação de realização de obras em águas jurisdicionais.

Figura 05: Implantação da via de acesso da ponte na cidade de Cabedelo. Fonte: arquivo pessoal.



7

A altura de 55 m com relação ao nível médio do mar adotada para o tabuleiro da ponte é a

mesma adotada para a ponte Newton Navarro no município de Natal – RN (DIÁRIO DE

NATAL, 2007), cujo porto tem características semelhantes de fluxo e tamanho.

A Figura 06 mostra o zoneamento do tabuleiro da ponte, que considera a existência de duas

pistas de rolamento duplas com 7m de largura cada, totalizando, junto com a via para

pedestres, a via para ciclistas, a zona de ancoragem dos cabos, o refúgio de separação e a zona

de segurança, uma largura de 21.60 m.

Outros fatores condicionantes para o projeto como o gabarito viário (7x6m), a inclinação

máxima das pistas e rampas, o dimensionamento das curvas horizontais e contornos, a

minimização dos apoios no mar por razões econômicas e ambientais são também

considerados, além de elementos essencialmente técnico/estruturais como descreve o item 3.

3. BASES PARA A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL DE PONTES

As pontes concebidas e projetadas possuem, em sua maioria, por serem obras de arte de

grandes dimensões, algumas características técnicas comuns do ponto de vista estrutural.

Estas características são determinantes e indispensáveis para que o equipamento urbano seja

viável tecnicamente e economicamente, podendo ser divididas em duas categorias amplas e

Figura 06: Zoneamento do tabuleiro. Fonte: arquivo pessoal.



8

inter-relacionadas: o tipo de ponte e o seu funcionamento estrutural. O princípio físico que

justifica tal preocupação é o da “fraqueza dos gigantes” (LOPES et. Al, 2006) ou efeito escala

estrutural, que evidencia, por exemplo, que quanto maior o vão livre de uma ponte mais

eficiente estruturalmente deve ser a sua concepção, sob o risco de tornar a proposição inviável

tanto formalmente quanto economicamente.

O funcionamento das estruturas é baseado em princípios físicos, que podem ser explorados

para melhorar a sua eficiência. Os princípios estruturais mais relevantes para a concepção de

pontes são o melhoramento da seção transversal dos seus elementos a partir do conceito de

momento de inércia e o uso de formas funiculares (MACDONALD, 2001). Por exemplo,

pode-se utilizar seções vazadas (com maior momento de inércia para a mesma área) e/ou

variar as dimensões da seção transversal conforme a variação do esforço envolvido. Por outro

lado pode-se utilizar formas gerais que se aproximam de formas submetidas somente a

esforços de compressão ou tração (funiculares) dependendo do tipo e distribuição do

carregamento. A Figura 07 ilustra esta inter-relação entre o carregamento e a forma geral

adotada (REBELLO, 2000). Este procedimento tem sido utilizado desde a Era Clássica, com

importantes expoentes na arquitetura moderna, como os célebres arquitetos Antoni Gaudi,

Frei Otto e Félix Candela e outros da atualidade. A Figura 08 mostra dois exemplos de

pontes, projetadas pelo arquiteto Santiago Calatrava, onde estes conceitos são expressos

através de suas formas arquitetônicas. Na ponte mista Lusitana, o arco pode ser considerado

como funicular, além de apresentar variação de sua seção transversal em direção aos apoios,

indicando uma variação de esforços e, na ponte mista Alamillo, a região de maiores esforços

de flexão é naturalmente a de maior momento de inércia.

Figura 07: Propostas para arcos funiculares (comprimidos) e seus equivalentes invertidos tracionados (cabos). Fonte: arquivo pessoal.



9

Atualmente as pontes dividem-se em quatro tipos básicos, conforme o sistema estrutural

utilizado e em ordem de eficiência para grandes vãos: as pontes em viga, as pontes em arco

(Figura 09), as pontes estaiadas (Figura 10) e as pontes suspensas ou pênseis (Figura 11). A

ponte de maior vão livre do mundo, a Akashi-Kaikyo no Japão, é uma ponte pênsil com 1991

m de vão. As pontes estaiadas podem vencer vãos maiores do que as pontes arqueadas embora

sejam ambas adequadas para vãos maiores do que 300 m.

Figura 09: Pontes em arco. Fonte: arquivo pessoal.

Figura 08: Ponte Lusitana (acima) e Ponte Alamillo (abaixo). Fontes: LOPES et. al. (2006) e JODIDIO (2007).



10

Outros conceitos estruturais são também importantes na concepção estrutural de pontes como

a aerodinâmica de seu tabuleiro, a escolha do material mais adequado aos esforços envolvidos

e a durabilidade requerida, a inclinação dos cabos dos estais, o uso de uma modulação para o

apoio do tabuleiro, condições de equilíbrio horizontal e vertical, etc. É também importante

observar que o uso de princípios técnicos/estruturais tornam a concepção como um todo mais

sustentável no sentido da minimização do uso dos recursos naturais.

4. CONCEPÇÃO ARQUITETÔNICO/ESTRUTURAL DA PONTE

A concepção arquitetônico/estrutural da ponte busca atender a todas as variáveis envolvidas e

apresentadas nos itens anteriores de modo a obter um todo coeso e equilibrado.

Para que o gabarito portuário navegável seja respeitado e para que a região do moinho não

seja prejudicada, os sistemas estruturais escolhidos para vencer estes dois grandes vãos são

dois tipos de arcos, gerando assim uma parte arqueada e outra estaiada (Figura 12). Um dos

arcos escolhidos para transpor o canal navegável é o não simétrico e o outro arco utilizado é o

Figura 10: Pontes estaiadas. Fonte: arquivo pessoal.

Figura 11: Pontes pênseis. Fonte: arquivo pessoal.



11

triangular inclinado (Figura 07), ambos vazados para melhorar a sua eficiência estrutural.

Note que o arco anti-simétrico possui carregamento somente em sua parte superior e o arco

triangular inclinado é complementar, tanto para permitir um vão maior adjacente quanto para

apoiar o tabuleiro na região onde o arco anti-simétrico não atua. Os arcos por estarem

submetidos primariamente a esforços de compressão e terem seção transversal oca e variável

são em concreto armado e os cabos e tabuleiro por estarem submetidos a esforços de flexão e

tração são em aço galvanizado. A escolha do aço também diminuirá o prazo da obra e

permitirá uma execução do tabuleiro com riscos menores.

Do ponto de vista formal, o volume resultante mostra-se imponente com algumas

características interessantes: contraste entre a volumetria dos arcos em concreto e do tabuleiro

em aço, grande expressão tridimensional e uma clara semelhança com a anatomia humana,

além de um efeito de movimento e integração entre os dois arcos (Figura 13). A tri-

dimensionalidade da proposta também aumenta a estabilidade lateral do conjunto com relação

aos efeitos horizontais do vento.

Figura 12: Vista lateral da ponte - arco não simétrico e arco triangular inclinado. Fonte: arquivo pessoal.



12

A Figura 14 mostra uma vista lateral da ponte, mostrando as suas especificações, dimensões

gerais horizontais e verticais e gabarito portuário. Note que o arco anti-simétrico pode ser

considerado como aproximadamente funicular pois concentra o seu carregamento na sua parte

superior. A Figura 15 mostra o diagrama da variação do esforço de flexão no arco anti-

simétrico para uma carga uniformemente distribuída no tabuleiro. É claro que o esforço de

flexão se concentra junto aos apoios onde há um aumento proposital das dimensões de sua

seção transversal (aumento do momento de inércia). As figuras 16, 17 e 18 mostram

diferentes perspectivas da ponte para melhor entendimento.

Figura 14: Dimensionamento do arco-vista lateral. Fonte: arquivo pessoal.

Figura 13: Vista lateral da ponte - arco não simétrico e arco triangular inclinado. Fonte: arquivo pessoal.



13

Figura 16: Arco triangular. Fonte: arquivo pessoal.

Figura 15: Variação do esforço de flexão longitudinal no arco anti-simétrico para cargas gravitacionais. Fonte: arquivo pessoal.



14

O arco triangular inclinado em 60º recebe cabos (estais) em ambos os lados, isto é, apoia 264

metros de tabuleiro na face oeste e 264 metros na face leste no município de Cabedelo (Figura

19), contribuindo assim para a minimização de apoios nesta área de interesse histórico,

preservando o ângulo de visão da Fortaleza de Santa Catarina e também preservando a

Figura 18: Vista interna da ponte. Fonte: arquivo pessoal.

Figura 17: Passagem dos cabos entre a abertura do arco não simétrico. Fonte: arquivo pessoal.



15

normalidade do fluxo de caminhões na área do moinho. A inclinação do arco triangular foi

escolhida baseando-se em três princípios básicos: expressão formal, inclinação resultante dos

estais com relação ao tabuleiro (maior do que 30º) e minimização dos esforços de flexão. A

Figura 20 mostra o diagrama da variação do esforço de flexão no arco inclinado para uma

carga uniformemente distribuída no tabuleiro.

Todos os cabos estão ancorados no tabuleiro da ponte a uma distância longitudinal constante

entre si de 24.16 m (modulação), o que favorece uma melhor distribuição dos esforços de

flexão (Figura 21).

Figura 19: Áreas de carregamento do arco triangular. Fonte: arquivo pessoal.

Figura 20: Variação do esforço de flexão longitudinal no arco triangular para cargas gravitacionais. Fonte: arquivo pessoal.



16

O trecho na área não portuária do tabuleiro é apoiado em pilares árvore para proporcionar um

maior vão entre pilares e assim minimizar os custos de fundação e impactos ambientais

(Figura 22), além de facilitar o fluxo de pequenas embarcações. O vão entre fundações é de

cerca de 48 metros e o vão na altura de tabuleiro é de cerca de 24 m.

O tabuleiro da ponte é composto de vigas longarinas e transversinas em perfis VS de aço

galvanizado e laje tipo steel deck conforme Figuras 23 e 24, além de cabos de

contraventamento horizontal. A forma da seção transversal do tabuleiro (Figura 25) é

projetada de modo a aumentar a sua eficiência estrutural (uso de viga Vierendeel e variação

da altura conforme a variação do esforço de flexão) e sua aerodinâmica (minimizar o impacto

de ventos transversais e o efeito do desprendimento de vórtices). Note que o gabarito viário é

preservado mesmo nas regiões com cabos mais inclinados.

Figura 22: Vista lateral - Pilares árvore no trecho não portuário. Fonte: arquivo pessoal.

Figura 21: Planta da ponte- modulação do estaiamento. Fonte: arquivo pessoal.



17

Figura 23: Planta estrutura do tabuleiro. Fonte: arquivo pessoal.

Figura 24: Corte longitudinal no tabuleiro. Fonte: arquivo pessoal.



18

5. CONCLUSÕES

A recompensa tão esperada do homem em atingir novos territórios, conhecer novas culturas e

expandir domínios, proporcionou ao longo do tempo o desenvolvimento de novas técnicas

que hoje contribui para que não existam limites intransponíveis. Neste trabalho procura-se

aliar a necessidade do equipamento viário proposto com o incentivo de inserir no Estado da

Paraíba as tecnologias disponíveis internacionalmente, alcançando valiosos resultados

estético-formais, técnico/estruturais e funcionais capazes de não apenas exercer uma função

de travessia, mas também de propor um elemento urbano que seja um símbolo de novas

relações com o entorno, e visto de forma inspiradora e poética por quem ali passar.

5. BIBLIOGRAFIA

ARGAN, G.C. Arte Moderna: Do Iluminismo aos Movimentos Contemporâneos. São

Paulo: Companhia das Letras, 1999.

Figura 25: Corte transversal no tabuleiro. Fonte: arquivo pessoal.



19

CARTA DA MARINHA DO BRASIL. Procedimentos para solicitação de parecer para

realização de obras sob, sobre e às margens das águas jurisdicionais brasileiras.

Disponível em: <https://www.dpc.mar.mil.br/Normam/N_11/CAP1.pdf>. Acesso em: 10 de maio

de 2010.

COSTA, Patrícia de Lourdes Casadei. Concepção arquitetônica e estrutural de uma ponte

ligando Cabedelo à Lucena – PB. João Pessoa, 2009. Trabalho Final de Graduação

(Arquitetura e Urbanismo). Departamento de Ciências Exatas/ Centro Universitário de João

Pessoa.

DIÁRIO DE NATAL. Ponte Newton Navarro. Natal, 20 de Nov., 2007.

DUPRÉ, Judith. Puentes, la história de los puentes más famosos e importantes Del

mundo. Alemanha: Konemann, 2000.

FRAMPTON, K. Studies in tectonic culture. 2ed. Massachusetts: Mit Press, 2001, 430p.

JODIDIO, Philip. Calatrava. Köln: Taschen, 2007.

LOPES, João Marcos; BOGÉA, Marta; REBELLO, Yopanan. Arquiteturas da engenharia

ou engenharias da arquitetura. São Paulo: Mandarim, 2006.

MACDONALD, J. Angus. Structure and Architecture. Oxford: Architectural Press. Second

edition, 2001.

NOGUEIRA, Bárbara Lumy Noda. Ponte transpondo o rio Jaguaribe. João Pessoa, 2003.

Trabalho de Diplomação (Graduação em Arquitetura e Urbanismo) – Centro de Tecnologia/

Universidade Federal da Paraíba.

NORMA DE SEGURANÇA DA CAPITANIA DOS PORTOS DA PARAÍBA. Disponível

em: <http://www.mar.mil.br/cppb/facport/fac_ptcabedelo2.html>. Acesso em: 10 de maio de

2010.

OLIVEIRA, Gimaoli Cavalcanti. Pontes, para que? João Pessoa, 1999. Trabalho de

Diplomação (Graduação em Arquitetura e Urbanismo) – Centro de Tecnologia/ Universidade

Federal da Paraíba.

https://www.dpc.mar.mil.br/Normam/N_11/CAP1.pdf�

http://www.mar.mil.br/cppb/facport/fac_ptcabedelo2.html�



20

PINHO, Fernando Ottoboni; BELLEI, Ildony Hélio. Pontes e viadutos em vigas mistas. Rio

de Janeiro: IBS/CBCA, 2007.

REBELLO, Yopanan Conrado Percira. A concepção estrutural e a arquitetura. São Paulo:

Zigurate, 2000.

ROCHA, Germana Costa. A Tectônica na Reciclagem e Requalificação de Obras

Arquitetônicas Modernas. Anais dos 7- seminário do.co.mo.mo Brasil, Porto Alegre, out.

2007.

VITRUVIUS, Pollio. Tratado de Arquitetura. Tradução M. Justino Maciel. – São Paulo:

Martins Fontes, 2007. 555p.

construmetal - abcem.org.br · na antiguidade, quando as populações começam a se agrupar em...

Documents