Comportamento dinâmico de pontes sob a acção pedonal 2.2 CRITÉRIOS DE CONFORTO HUMANO

Estabelecer critérios de conforto reveste-se de grande dificuldade, desde logo porque o conceito é bastante subjectivo, e depende de inúmeros factores. A percepção de vibrações e a sua apreciação em termos de grau de desconforto varia de indivíduo para indivíduo, dependendo das expectativas que a estrutura desperta em cada utilizador, e do seu meio envolvente.

Ao longo do tempo, poderá existir um incremento de tolerância a vibrações à medida que vá sendo reconhecido publicamente que as estruturas não são necessariamente estáticas e que um comportamento dinâmico mais “vivo” não significa falta de segurança. Pelo contrário, um acidente muito divulgado pode ter o efeito contrário, baixando os níveis de aceitação.

Para cada indivíduo, podem-se definir níveis que vão desde o limite da percepção até graus de desconforto, que se podem classificar como toleráveis, perturbadores ou inaceitáveis. Os níveis de vibração podem-se também distinguir pelas consequências que podem implicar, por exemplo, perda de equilíbrio ou mesmo problemas de saúde. A percepção das vibrações varia com a posição (de pé, sentado, deitado) e actividade (parado, em marcha, em corrida) da pessoa que as avalia. Flaga [8] refere que pessoas sentadas classificam como desagradáveis vibrações cerca de três vezes inferiores às que são indicadas por pessoas em marcha. Outros autores [1] indicam factores como a idade, o sexo, a frequência de ocorrência e a altura do dia, como tendo igualmente um peso apreciável na sua avaliação pelos peões. Em termos da intensidade com que as vibrações são experimentadas, são preponderantes os factores como o período de exposição, frequência, deslocamento, velocidade e aceleração. Bachmann [1] refere que a intensidade da percepção é proporcional à aceleração na gama de frequências de 1 a 10 Hz, enquanto para frequências superiores o parâmetro determinante passa a ser a velocidade.

Importa também referir a importante diferença entre vibrações verticais e horizontais. Na realidade, verifica-se que a sensibilidade humana a vibrações laterais é muito superior em relação às vibrações verticais. De facto, um peão quando sujeito a movimento lateral depressa altera a sua marcha, aproximando-se do corrimão ou mesmo parando devido ao sentimento de insegurança. Este efeito de interacção peões−estrutura foi registado por diversos autores, por exemplo nos casos bem conhecidos da Passerelle Solferino em Paris [5], da Millennium Bridge em Londres [9], e da Ponte Pedro e Inês em Coimbra [10].

Como se poderá verificar a seguir, existe uma grande dispersão entre os critérios propostos por diferentes referências, pelo que os valores indicados deverão tomar-se como ordens de grandeza a respeitar de modo a atingir um determinado nível de conforto pretendido.

Limites de segurança e conforto 2.13 2.2.1. Caracterização experimental da percepção de vibrações e de conforto

De seguida apresentam-se dois estudos de conforto retirados da literatura que permitem melhor enquadrar a problemática da percepção de vibrações e avaliação de conforto em pontes pedonais.

i) Estudos realizados na FEUP

No âmbito de um estudo mais alargado [11] realizado numa ponte pedonal do tipo stress−ribon existente no campus da FEUP, foi realizado um inquérito aos participantes da campanha de ensaios dinâmicos. Para cada série de passagens, foram registados os valores de pico da aceleração no tabuleiro e a avaliação dos níveis de vibração experimentados através dos inquéritos aos participantes. As cinco categorias de avaliação consideradas permitiram estabelecer uma relação linear do conforto com a aceleração de pico, desde as fronteiras da percepção aos limites do desconforto, ver Figura 2.6.

Figura 2.6 – Relação da aceleração de pico com os graus de desconforto

ii) Estudo de conforto realizado na Alemanha

Os exemplos que a seguir se apresentam são o resultado de um questionário elaborado pela Universidade de Aachen RWTH no âmbito do projecto SYNPEX [6]. As duas pontes pedonais seleccionadas para o estudo, uma localizada em Stuttgart e a outra em Pforzheim, têm tipologias estruturais distintas, mas características dinâmicas muito semelhantes. Ambas têm frequências naturais de cerca de 2 Hz, e a aceleração máxima devido ao atravessamento de um peão em caminhada, medida em ensaios dinâmicos, é de aproximadamente 0.3 m/s2 nos dois casos. 0 1 2 3 4 5 0 Aceleração máxima [m/s ] G rau de de scon for to 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Muito perturbador Imperceptível Perceptível Perturbador Ligeiramente perturbador

2.14 Comportamento dinâmico de pontes sob a acção pedonal

Figura 2.7 – Avaliação de vibrações pelos utilizadores da ponte Kochenhosteg em Stuttgart

Figura 2.8 – Avaliação de vibrações pelos utilizadores da ponte Wachtelsteg em Pforzheim

Os inquéritos foram respondidos na sua maioria (> 74%) por utilizadores habituais. Nos dois casos, cerca de 80% dos entrevistados afirmaram ter percepção das vibrações. A apreciação que estes utilizadores fazem desses níveis de vibração é, no entanto, significativamente diferente. No caso da ponte de Stuttgart apenas 10% dos utilizadores afirmam sentir vibrações perturbadoras, enquanto na ponte de Pforzheim essa percentagem aumenta para 40%. Segundo o projectista destas pontes, os resultados obtidos comprovam o importante papel das emoções e da psicologia na avaliação do comportamento dinâmico por parte dos seus utilizadores [12]. O mesmo nível de vibração é melhor tolerado em estruturas vistas como flexíveis do que em estruturas que se esperam rígidas. Trata-se pois, de um problema de percepção e expectativa que dificilmente poderá ser traduzido nas normas.

10%

32% 58%

Avaliação das vibrações

perturbadoras não pertubadoras divertidas 40% 47% 13%

Avaliação das vibrações

perturbadoras não pertubadoras divertidas

Limites de segurança e conforto 2.15 2.2.2. Valores limite para acelerações e classes de conforto

i) Valores limite de diversas normas internacionais

Numerosas normas internacionais definem valores limite de acelerações em pontes e edifícios. No Quadro 2.4 apresentam-se os limites de aceleração vertical indicados por algumas normas mais vulgarmente utilizadas para pontes. Na Figura 2.9 representam-se os mesmos limites em função da frequência natural da estrutura. Como se pode observar, de uma forma geral, não há concordância entre as regras apresentadas, ou os limites apresentados diferem consideravelmente.

Quadro 2.4 – Valores limite da aceleração vertical de acordo com diversas normas internacionais

Norma Valor limite aV,max [m/s2]

BS 5400-2 [4] 0.5 f ONT83 [13] 0.25 f0.78 ENV 1991-3 [2] min 0.5 0.7 f ⎧⎪ ⎨ ⎪⎩ ENV 1995-2 [3] 0.7 ISO 10137 [14] 60 curva C.1 para edifícios ⎧ ⎫ ×⎨ ⎬ ⎩ ⎭

Figura 2.9 – Limites da aceleração vertical em função da frequência natural da estrutura

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1 2 3 4 5 BS 5400-2 ONT 83 ENV 1991-3 ENV 1995-2 ISO 10137 f [Hz] a_v[m/s2_]

2.16 Comportamento dinâmico de pontes sob a acção pedonal