No desfiladeiro rochoso do rio Hongshui, na região autônoma de Guangxi, uma lâmina de concreto e aço com 600 metros de vão livre atravessa o cânion a mais de 100 metros de altura sobre as águas do reservatório da usina hidrelétrica de Longtan.
Como a treliça tubular de aço suporta o concreto líquido antes de se tornar um bloco único?
O princípio físico que rege uma ponte em arco é o direcionamento da resultante de cargas ao longo de uma curva parabólica conhecida como linha de empuxo. Sob carga permanente, o concreto convencional trabalha em regime ideal de compressão axial, dispensando grandes volumes de armadura positiva para conter trações. O problema crítico dessa tipologia surge antes da cura: o concreto fresco comporta-se como um fluido pesado, exercendo uma sobrecarga de peso próprio sem oferecer nenhuma rigidez elástica imediata.
Para contornar essa fragilidade, a Ponte Tian’e Longtan utilizou o método da estrutura esquelética autoformadora de tubos de aço preenchidos com concreto (CFST, do inglês Concrete-Filled Steel Tube). Primeiramente, uma treliça espacial leve de aço de alta resistência foi içada e fechada sobre o vale. Uma vez ancorada, essa treliça passou a funcionar como a primeira fôrma estrutural e o primeiro sistema resistente de sustentação.
Quais são as dimensões estruturais e as cargas críticas no vão de 600 metros do rio Hongshui?
As dimensões da Ponte Tian’e Longtan redefiniram os limites práticos do concreto armado para grandes vãos. A estrutura totaliza 2.488,55 metros de extensão entre os viadutos de acesso e a transposição principal, com parâmetros geométricos rigorosos validados em ensaios de túnel de vento e modelagem em elementos finitos por pesquisadores da Universidade de Guangxi sob a coordenação do acadêmico Zheng Jielian:
• Vão de cálculo do arco: 600,00 metros de linha de centro entre os apoios das rótulas basais nas ombreiras rochosas.
• Flecha do arco: 109,09 metros entre o intradorso na chave e a cota dos arranques, resultando em uma relação flecha-vão esbelta de 1/5,5.
• Consumo de aço na treliça: Mais de 8.200 toneladas de aço estrutural montadas por guindastes de cabo aéreo com capacidade unitária de 170 toneladas.
• Volume de concreto do arco: Mais de 28.000 m³ de concreto de alto desempenho, com resistências características à compressão que variam entre C60 no núcleo e C80 nos trechos mais solicitados.
• Empuxo horizontal nos apoios: Forças axiais concentradas calculadas em centenas de milhares de kilonewtons (kN), descarregadas em blocos maciços de fundação engastados em calcário cárstico profundo.
Como a engenharia controlou a redistribuição de tensões durante a concretagem externa?
O momento mais crítico de uma obra deste porte é a fase de envolvimento da treliça metálica pelo concreto da seção caixão. À medida que o concreto é lançado em anéis sucessivos, o peso próprio da estrutura se multiplica, gerando alterações contínuas na rigidez flexional e recalques de montagem que podem distorcer o traçado teórico do arco.
Para manter as tensões dentro da faixa admissível de escoamento do aço e de resistência do concreto recém-curado, a equipe de engenharia dividiu a concretagem da casca externa em múltiplas etapas rigorosamente simétricas. O processo operou da seguinte forma:
1. Tensionamento dinâmico por estais: Conjuntos de cabos provisórios de protensão, ancorados em torres provisórias no topo das encostas, foram conectados ao arco metálico para erguer trechos específicos e aliviar o momento fletor negativo gerado pelo concreto fresco.
2. Bombeamento simultâneo em 4 quadrantes: O lançamento do concreto foi feito de forma espelhada a partir dos dois apoios em direção à chave e em seções alternadas, impedindo desequilíbrios torsionais.
3. Monitoramento óptico com sensores de Bragg: Milhares de sensores de fibra óptica embutidos registraram a temperatura de hidratação e as microdeformações do material em tempo real. Macacos hidráulicos computadorizados ajustavam a tensão dos estais minuto a minuto com base nos dados obtidos.
Quais normas técnicas regulam os efeitos de fluência e retração em arcos dessa escala?
Projetos de pontes em concreto armado de grandes dimensões são fortemente condicionados pelos fenômenos reológicos do material: a retração hidráulica (perda de volume durante a secagem) e a fluência (deformação lenta e contínua sob tensão sustentada ao longo de décadas). No caso de um arco de 600 metros, um encurtamento dimensional de frações percentuais induz rebaixamentos significativos da chave do arco e redistribuições inesperadas de esforço fletor.
No Brasil, a ABNT NBR 7187 (Projeto de pontes de concreto armado e protendido) e a ABNT NBR 6118 (Projeto de estruturas de concreto) fixam os coeficientes de cálculo para fluência e retração com base na umidade relativa do ar, espessura fictícia das peças e classe do cimento. No contexto internacional, códigos como o Eurocode 2 (EN 1992-2) e as diretrizes do American Concrete Institute (ACI 209R) detalham o comportamento viscoelástico do compósito aço-concreto.
Por que estruturas em arco de grande porte exigem consultoria especializada em geotecnia e pontes?
A integridade de qualquer ponte em arco depende diretamente da rigidez do solo onde seus encontros estão engastados. Enquanto viadutos de vigas retas descarregam apenas peso vertical sobre os pilares, arcos gigantescos descarregam vetores oblíquos de compressão extrema. Se o maciço rochoso ceder alguns milímetros por recalque diferencial ou cisalhamento geológico, o arco perde sua linha funicular ideal e pode sofrer colapso estrutural por flexão composta.
Para projetos estruturais complexos que envolvem ancoragens pesadas, encostas íngremes ou grandes transições viárias, é indispensável a atuação conjunta de um engenheiro civil especializado em estruturas de pontes e de um engenheiro geotécnico. São esses profissionais que calculam a estabilidade das ombreiras rochosas, especificam ensaios geofísicos e dimensionam tirantes protendidos em rocha sólida para absorver os empuxos de montagem e de operação.
Contexto importante: Este artigo possui finalidade estritamente técnica e informativa. O projeto e a execução de obras de arte especiais, transposição de cursos d’água e contenção de maciços exigem cálculo estrutural, sondagens geológicas detalhadas e anotação de responsabilidade técnica emitida por engenheiro civil especializado em pontes e geotecnia.
