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IPT avalia nova ponte estaiada em São Paulo

Publicado em 13 novembro 2010

Agência FAPESP - A nova ponte estaiada em construção na zona Norte da capital paulista, que ligará a avenida do Estado à Marginal Tietê no sentido Castelo Branco, passou por uma bem-sucedida bateria de testes no Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) para a avaliação dos efeitos estruturais devido às ações dos ventos na região.

De acordo com o IPT, os ensaios foram realizados no túnel de vento do Centro de Metrologia de Fluidos (CMF) do instituto. O trabalho se concentrou nas determinações dos efeitos do vento sobre um modelo seccional do tabuleiro da ponte, pois esse é o elemento estrutural que está sujeito às maiores cargas de vento.

"O ensaio em túnel de vento de modelos seccionais de pontes permite resultados com alto grau de confiabilidade, possibilitando que o projetista da estrutura utilize esses dados na avaliação de segurança das estruturas", disse o pesquisador Gilder Nader, responsável pela operação do túnel.

Para realizar as análises experimentais, foi construído, instrumentado e monitorado um modelo na escala 1:50, pela empresa Laboratório de Sistemas Estruturais, parceira no ensaio, sob coordenação de Pedro Afonso de Oliveira Almeida, professor da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.

O modelo manteve para a escala reduzida as relações de forma geométrica, massa, rigidez e amortecimento do protótipo. No túnel, o tabuleiro foi acoplado a um conjunto de molas e massas que simulam essas características dinâmicas do tabuleiro da ponte. Os efeitos estruturais do modelo reduzido foram registrados pela monitoração das forças de sustentação, forças de arrasto e as de aceleração do tabuleiro, grandezas medidas com células de carga e acelerômetros.

No ensaio da ponte no túnel de vento do IPT foram realizadas medições em modelo rígido (ensaio estático) e em um modelo aeroelástico (ensaio dinâmico). No primeiro foram obtidos os coeficientes de arrasto, sustentação e momento do tabuleiro. Nos testes dinâmicos foram determinadas a velocidade de desprendimento de vórtices (lock-in) e a velocidade crítica de instabilidade aerodinâmica.

No caso dos ensaios dinâmicos, uma das preocupações é verificar se o fenômeno de lock-in ocorre para uma velocidade de vento que não traria riscos estruturais à ponte. "O lock-in é um fenômeno que ocorre quando a frequência de emissão de vórtices é próxima da frequência de ressonância da estrutura. Nessa situação, é comum haver grandes oscilações na estrutura", disse o pesquisador Paulo Jabardo, do IPT.

Outros fenômenos analisados são o drapejamento (flutter) e o martelamento (buffeting). Um caso clássico de drapejamento foi registrado em 1940, em Washington, Estados Unidos, quando uma ponte então recém-construída sobre o estreito de Tacoma entrou em ressonância, e consequentemente em colapso, com ventos de 65 km/h.

De acordo com o IPT, a ponte Rio-Niterói também apresentava problemas de grandes oscilações, que chegavam a 60 centímetros, e o trânsito tinha que ser interrompido para ventos com velocidade da ordem de 55 km/h. Nesse caso, a solução foi implementar atenuadores dinâmicos para diminuir substancialmente as vibrações.

Com as novas técnicas de simulação em túnel de vento é possível prever os efeitos de vibração da estrutura de uma ponte, evitando que correções posteriores sejam feitas.

Mais informações: http://www.ipt.br

(Envolverde/Agência da Fapesp)