Estruturas mistas de madeira e concreto no Brasil

No Brasil foram construídas milhares de pontes secundárias de madeira em estradas vicinais durante o século passado, o que não requereu habilidades e nem conhecimentos téc-nicos avançados. Até o final dos anos 1900, a maioria dessas pontes de madeira foi altamente degradada, indicando um quadro muito negativo da madeira como material estrutural a ser utilizado em pontes (SORIANO; MASCIA, 2009). Segundo Calil (2010), a primeira ponte mista de madeira e concreto foi construída em 1974, no Estado de São Paulo, e durou até o início dos 2000.

Talvez incentivada pelo sucesso desta experiência, a Universidade de São Paulo promoveu, no início do século XXI, um programa de investigação sobre pontes de madeira denominado Pro-grama Emergencial das Pontes de Madeira para o Estado de São Paulo (CALIL, 2008). O principal objetivo deste programa foi construir pontes com um custo competitivo e uma durabilidade que pode ser comparada de forma positiva com a de outros materiais estruturais.

Durante o desenvolvimento do projeto, ocorreu o envolvimento de vários trabalhos de mestrado, doutorado e pós-doutorado, o que gerou a construção de oito novas pontes mistas de madeira e concreto para subsidiar vias vicinais, todas elas concebidas pelo Laboratório de Madeira e Estruturas de Madeira da Universidade de São Paulo.

No trabalho de Pigozzo (2004) estudou-se os conectores em “X” formados por barras de aço ancoradas na madeira com resinas epóxis como elementos de ligação entre a laje de concreto e as vigas de madeira. O objetivo foi fornecer subsídios para a literatura, auxiliando, assim, os projetos e o dimensionamento desses tabuleiros mistos na construção de protótipos reais na Classe 45, segundo a NBR 7188 (1985); e também analisar o desempenho desse protó-tipo por meio de provas de carga, avaliando, inicialmente, o tabuleiro de madeira e, em seguida, analisando o comportamento da estrutura mista. Nesse estudo foi projetado e construído um tabuleiro misto denominado Ponte Florestinha (Figura 14), localizada na estrada municipal que liga o município de Piracicaba a Anhambi, SP.

Para a construção da Ponte Florestinha foram utilizadas 12 vigas naturais de Eucalyp-tus citriodora, tratadas com CCA, com comprimento de 7 m. Essas vigas foram intercaladas às bases para obter espessuras médias constantes e diâmetro médio no centro do vão de 28,5 cm.

Em todas as seções transversais aplicou-se concreto armado com resistência característica à compressão igual a 15 MPa, com moldagem in loco e com acomodação perfeita sobre as irre-gularidades naturais das superfícies das vigas de madeira. A laje de concreto apresentou uma espessura mínima final de 8 cm na crista das peças roliças e uma espessura média de 12 cm.

Figura 14 - Seção transversal adotada para a Ponte Florestina, destacando-se o nivelamento das vigas pela parte inferior (A) e o detalhe do guarda rodas e do guarda corpo (B).

Fonte: Pigozzo (2004).

Para o posicionamento definitivo das vigas, elas foram travadas transversalmente no centro do tabuleiro, utilizando cabos de aço e formando tramas duplas alternadas (Figura 15). O compor-tamento dos cabos de aço não é suficientemente eficiente quanto às distribuições de cargas verticais entre as vigas, mas é eficiente para impedir o afastamento relativo entre as vigas na horizontal. Essas tramas permitiram que um veículo trafegasse sobre as vigas de madeira sem dificuldades ou riscos de segurança durante a prova de carga, portanto, podem ser consideradas como elementos secundários, sem função estrutural, após a execução da laje de concreto.

Figura 15 - Instalação das vigas de madeira na Ponte Florestina.

Fonte: Pigozzo (2004).

(A)

(B)

Os conectores utilizados na Ponte Florentina foram de aço de alta resistência (CA50), que possui resistência característica ao escoamento igual a 500 MPa e possui superfície filetada. Estes co-nectores foram colados com resina epóxi fluida em furos com diâmetro maior, mantendo a espessura de 1,25 mm para a linha de cola.

Entre os vários sistemas de injeção possíveis, utilizou-se um que fosse descartável e de baixo custo, evitando processos de limpeza com solventes fortes. A resina foi injetada a partir da extremida-de interna do furo e, quando aflorou, obteve-se o volume exato para a ancoragem da barra (Figura 16).

As barras foram introduzidas com pequenas rotações, permitindo a saída do ar contido e evitando a formação de bolhas na linha de cola.

Figura 16 - Instalação dos conectores e injeção da resina epóxi.

Fonte: Pigozzo (2004).

Os resultados obtidos a partir do ensaio de provas de carga, conforme as Figuras 17 a 19, mostram que o tabuleiro misto se comporta como laje ortotrópica e as vigas de madeira formam um sistema estrutural estaticamente redundante, permitindo, assim, a redistribuição de esforços por meio da laje de concreto quando um carregamento se posiciona sobre uma viga mais flexível.

Figura 17 - Provas de carga nas vigas e na ponte concluída.

Fonte: Pigozzo (2004).

Figura 18 - Posicionamento do trem-tipo sobre o tabuleiro, sendo A, o carregamento 1 centra-do; e B, carregamento 2 na lateral.

Fonte: Pigozzo (2004).

Figura 19 - Terceira prova de carga na ponte já construída, sendo A, o carregamento 1; e B, carregamento 2.

Fonte: Pigozzo (2004).

Segundo Pigozzo (2004), as vigas de madeira entrelaçadas com os cabos de aço apresentaram deslocamentos verticais máximos da ordem de 4,5 cm, sob a região de aplicação das cargas, para o car-regamento 1, enquanto que o tabuleiro misto apresentou deslocamentos, na mesma região, da ordem de 0,5 cm, mostrando a alta rigidez do sistema misto.

A partir dos resultados experimentais, constatou-se a possibilidade de se aperfeiçoar a altura do tabuleiro, levando as tensões internas e os deslocamentos mais próximos dos estados limites. O custo desse tabuleiro misto, executado com recursos e mão de obra da Prefeitura Municipal de Piracicaba, cor-respondeu a US$ 100,00 m^-2 (R$300,00 m^-2) por metro quadrado. O baixo custo, a facilidade de execução e os interesses sociais evidenciam o sistema misto para pequenas pontes em estradas vicinais.

A ponte mista de madeira e concreto denominada Caminho do Mar, conforme as Figuras 20 a 25, localizada na rodovia SP 148, no município de Cubatão, SP, é, sem dúvida, aquela que melhor exemplifica esse tipo de construção no Brasil. Foi construída a partir do Programa Emergencial das Pontes de Madeira para o Estado de São Paulo (CALIL et al., 2006). Possui 24 m de comprimento, 7,2 m de largura, duas faixas de tráfego e foi projetada para suportar a classe de carregamento TB 30, segundo a NBR 7188 (1985), sendo utilizadas 16 longarinas roliças de Eucalyptus citriodora, tratadas com CCA (diâmetro médio de 33 cm). Ela tornou-se emblemática por apresentar geometria esconsa e utilizar fundações com pilares de madeira roliça engastados em bloco de concreto armado.

Figura 20 - Ponte mista de madeira e concreto Caminho do Mar, SP, Brasil.

Fonte: Calil et al. (2006).

Figura 21 - Prova de carga na lateral esquerda da ponte Caminho do Mar, SP, Brasil.

Fonte: Calil et al. (2006).

Figura 22 - Prova de carga na lateral direita da ponte Caminho do Mar, SP, Brasil.

Fonte: Calil et al. (2006).

Figura 23 - Vista lateral da ponte Caminho do Mar, SP, Brasil.

Fonte: Calil et al. (2006).

Figura 24 - Vista inferior do tabuleiro da ponte Caminho do Mar, SP, Brasil.

Fonte: Calil et al. (2006).

Figura 25 - Vista superior do tabuleiro com os conectores metálicos da ponte Caminho do Mar, SP, Brasil.

Fonte: Calil et al. (2006).

Além da aplicação das estruturas mistas de madeira e concreto em pontes, há possibilidades de aplicação também em restaurações de piso (SORIANO, 2001). Foi possível perceber que, além de uma excelente solução estrutural para a recuperação de pisos, as estruturas mistas de madeira e concreto apresentam um bom aspecto visual (Figura 26).

Figura 26 - Laje de piso em micro concreto e madeira.

Fonte: Soriano (2001).

5. Considerações Finais

No Brasil, existe a necessidade da construção de novas pontes e restauração de outras existen-tes no interior do país para o escoamento da produção agroindustrial. Não há dúvidas de que o estudo do material madeira e concreto e, consequentemente, a sua aplicação trarão uma nova perspectiva na construção de pontes mistas que possibilitem o desenvolvimento econômico dessas regiões.

A grande rapidez de execução in loco, o baixo custo, a não utilização de mão de obra e de equi-pamentos muitos especializados e a grande durabilidade são fatores essenciais para o desenvolvimento desses sistemas estruturais.

As estruturas mistas de madeira e concreto vêm sendo utilizadas há algum tempo nos países mais de-senvolvidos e, apesar de recentemente a utilização de madeira laminada colada (MLC) estar ganhando notoriedade por apresentar uma conotação mais estética em todo o mundo, a utilização de peças bru-tas de madeira ainda possuem seu lugar.

Para um tipo de material que começou sendo utilizado para se fazer reformas em estruturas que utilizavam somente madeira, este material conseguiu se destacar como um material estrutural na construção civil, principalmente porque atendia aos esforços estruturais ao qual era submetido. Ape-sar do largo emprego desse material, ele ainda não está normalizado e isso se deve, principalmente, ao fato de existirem muitas dúvidas a respeito da garantia de uso da ligação entre os dois materiais, a madeira e o concreto.

CAPÍTULO 10