Sobre as águas barrentas do Rio Xun, na região autônoma de Guangxi, uma monumental estrutura em arco vermelho cruza uma distância de mais de meio quilômetro sem um único pilar intermediário tocando o leito fluvial. Vista do alto, a Pingnan Third Bridge parece desafiar a relação peso-resistência convencional da metalurgia pesada ao sustentar quatro pistas de rodovia em suspensão direta sob duas imensas nervuras tubulares.
Como o confinamento mecânico entre o aço e o concreto anula a flambagem em um vão de 575 metros?
Em arcos comprimidos de grandes dimensões, o modo de colapso dominante nunca é o esmagamento simples do material por carga estática, mas a perda de estabilidade geométrica — a temida flambagem. Quando um tubo oco de aço de grande diâmetro sofre forças de compressão axial colossais, suas paredes metálicas delgadas tendem a dobrar para dentro ou ondular para fora em dobras plásticas concentradas, reduzindo bruscamente a capacidade de carga da peça.
A mecânica do CFST resolve essa fragilidade por meio de uma cooperação resistente mútua. O núcleo preenchido com concreto rígido atua como uma barreira física contínua e incompressível: as paredes de aço do tubo ficam impedidas de flambar para o interior. Como consequência direta, a tensão crítica de flambagem local do aço é multiplicada, permitindo que a chapa metálica atinja o seu limite de escoamento plástico pleno antes de deformar.
Quais dados estruturais e geotécnicos sustentam a Pingnan Third Bridge sobre o leito do Rio Xun?
Superar o antigo recorde mundial da Ponte Chaotianmen (vão em treliça de 552 metros) e da Ponte Bosideng (530 metros em arco CFST) exigiu especificações rigorosas de materiais, transporte de componentes e tratamento de subleito. O projeto foi liderado pelo professor e acadêmico Zheng Jielian, da Universidade de Guangxi, integrando cálculos não lineares de estabilidade elasto-plástica às seguintes métricas nominais de execução:
- Extensão total da obra: 1.035 metros, englobando o vão principal central em arco com 575 metros, viaduto de acesso sul com 170 metros e viaduto de acesso norte com 280 metros.
- Consumo total de aço: Aproximadamente 15.000 toneladas nas nervuras do arco, nós tubulares, travessas contraventadas e cabos de sustentação vertical do tabuleiro.
- Altura e flecha do arco: O arco ergue-se com uma altura de flecha calculada para uma relação flecha-vão aproximada de 1/5, garantindo rigidez flexional e minimizando momentos fletores transversais sob ventos fortes.
- Geotecnia de empuxo (Estribo Norte): O estribo norte repousa sobre uma espessa camada de cascalho aluvial e seixos rolados. Para conter as milhares de toneladas de empuxo horizontal, foi escavada uma parede diafragma contínua associada a injeção profunda de calda de cimento pressurizada (grouting), assentada sob um bloco maciço de concreto C30 de 14.042 m³.
- Deformação residual pós-cura: O recalque diferencial observado nas fundações de empuxo após o término da concretagem situou-se em torno de apenas 5 milímetros.
Como o bombeamento a vácuo e as gruas aéreas por cabo fecharam a estrutura na prática?
O processo construtivo da Pingnan Third Bridge foi dividido em duas fases interdependentes: a montagem do esqueleto tubular oco sobre o rio e a subsequente injeção de concreto sob pressão controlada.
Para erguer os segmentos tubulares no ar sem bloquear a circulação de navios de carga no Rio Xun, a construtora Guangxi Road and Bridge Engineering Group instalou torres temporárias de teleférico de cabos de aço nas duas margens. Cada semiarco avançou em balanços sucessivos atirantados provisoriamente por cabos de toron de aço de alta resistência. O posicionamento de cada peça de 156 toneladas foi corrigido em tempo real através de sensores ópticos e estações geodésicas acopladas à constelação de satélites Beidou, permitindo que a soldagem final do arco ocorresse com um desvio geométrico de menos de 3 milímetros.
O que o registro técnico em vídeo revela sobre as etapas de içamento e injeção do concreto?
As filmagens técnicas de campo documentam o nível de sincronismo exigido durante a montagem das 44 aduelas metálicas sobre o leito fluvial. Cada treliça tubular de 22 metros de comprimento, 17 metros de altura e 4,8 metros de largura foi içada por torres de guindastes estaiadas e soldada a mais de 100 metros de altura sem que o canal de navegação sofresse interrupções prolongadas.
O registro audiovisual detalha também o maquinário de bombas acoplado às tubulações no momento do preenchimento com concreto C70. As estações de bombeamento contínuo operaram sob monitoramento de sensores de temperatura de cura e ultrassom de contato, verificando a densidade interna do compósito e a ausência de delaminações térmicas ao longo de todo o perfil parabólico do arco.
Abaixo, o canal de engenharia civil de Gabriele Martufi (YouTube) reúne as imagens operacionais captadas pela construtora durante a montagem e abertura ao tráfego:
Como os códigos técnicos internacionais tratam o dimensionamento de estruturas mistas em arco?
No dimensionamento estrutural ocidental, o cálculo de elementos mistos aço-concreto é balizado por normas como a europeia Eurocode 4 (EN 1994-1-1 e EN 1994-2) e, no Brasil, pela ABNT NBR 8800 (para edifícios) associada à ABNT NBR 7187 (projeto de pontes de concreto armado e protendido). Todavia, a maioria dessas normas foca primordialmente em pilares e vigas de edifícios sujeitos a compressão moderada com baixa esbeltez, estabelecendo limites conservadores para o ganho de resistência do concreto por confinamento lateral.
Para pontes em arco monumentais como a Pingnan Third, o dimensionamento ultrapassou o escopo simplificado das tabelas lineares, exigindo o cumprimento das especificações chinesas JTG/T D65-06-2015 (Specifications for Design of Concrete-Filled Steel Tubular Arch Bridges). Essa norma contempla formalmente o acréscimo de rigidez flexional elasto-plástica gerado pelo núcleo maciço sob grandes curvaturas de flexo-compressão e estabelece índices de relação diâmetro-espessura de tubo ($D/t$) calibrados para impedir microdescolamentos por retração de cura.
Quando projetos de pontes e estruturas mistas exigem a intervenção de consultores especializados?
Estruturas que operam na fronteira do comportamento mecânico misto demandam intervenção direta de um engenheiro calculista estrutural especializado em compósitos de aço-concreto e de um engenheiro geotécnico experiente em fundações de grande empuxo horizontal. A contratação desses profissionais é mandatória nas seguintes circunstâncias de projeto e manutenção:
- Modelagem não linear de estabilidade global: Análise de flambagem por bifurcação de equilíbrio de segunda ordem (efeitos P-Delta) considerando a plastificação progressiva do tubo metálico e a fissuração do concreto interior sob cargas móveis dinâmicas.
- Compatibilização de retração e hidratação térmica: Traço e monitoramento reológico de concreto autoadensável de alta resistência (classe C60 a C80), calculando aditivos expansores para contrabalançar a perda de volume e evitar vácuos na interface interna do aço.
- Inspeções não destrutivas de integridade: Execução de ensaios acústicos de ultrassom e radiografia industrial para detectar bolsas de ar ocultas ou descolamentos entre a chapa de aço e o concreto curado ao longo da vida útil.
Com um custo final estimado em 573 milhões de yuans (aproximadamente US$ 88 milhões no câmbio de conclusão da obra) e uma vida útil projetada para mais de 100 anos, a Pingnan Third Bridge atesta a maturidade da física do confinamento triaxial na engenharia moderna. A integração de modelagem computacional avançada, guiamento milimétrico por satélite e concreto de alto desempenho redefiniu o teto de alcance dos arcos rígidos para travessias fluviais de grande porte.
Contexto importante: Este artigo é informativo. Para projetos estruturais locais similares, recomenda-se avaliação de engenheiro civil especializado em pontes de grande vão e estruturas mistas aço-concreto, especialmente em contextos de risco de deformação elasto-plástica, controle reológico de cura ou impacto ambiental em fundações fluviais.
