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  08.11.10

Nova ponte da Marginal Tiet


Túnel de vento do IPT avalia o comportamento do tabuleiro da obra perante a ação dos ventos


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

Modelo do tabuleiro da ponte montado no túnel de vento simula as condições reais
 

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 pesquisador Gilder Nader, responsável pela operação do túnel, diz que “normalmente, o ensaio em túnel de vento de modelos seccionais de pontes é realizado por quase todos os laboratórios do mundo, pois os resultados obtidos possuem alto grau de confiabilidade, possibilitando que o projetista da estrutura utilize esses dados na avaliação de segurança das estruturas”.

Para realizar as análises experimentais, foi construído, instrumentado e monitorado um modelo na escala 1:50, pela empresa parceira nesse ensaio, chamada LSE - Laboratório de Sistemas Estruturais, sob a responsabilidade de Pedro Afonso de Oliveira Almeida, professor da Escola Politécnica da USP. O modelo manteve, para a escala reduzida, as relações de forma geométrica, massa, rigidez e amortecimento do protótipo. Assim, dentro do túnel, o tabuleiro é 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, por sua vez, foram determinadas a velocidade de desprendimento de vórtices (lock-in) e a velocidade crítica de instabilidade aerodinâmica.

No caso dos ensaios dinâmicos, umas das preocupações é verificar se o fenômeno de ‘lock-in’ ocorrerá para uma velocidade do vento que não trará riscos estruturais à ponte. O pesquisador Paulo Jabardo explica: “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."

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

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 da ponte.
Hoje em dia, com as 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. Esses testes proporcionam pleno conhecimento para que os projetistas evitem o problema, alterando as características da ponte antes de sua execução.