Ponte de Tração

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Antecedentes

Uma ponte sobre uma via navegável deve permitir que barcos e navios cruzem seu caminho, geralmente por ser alta o suficiente para permitir que navegem por baixo dela. Às vezes é impraticável construir uma ponte alta o suficiente; por exemplo, pode subir muito abruptamente ou bloquear a visão de um marco importante. Nesses casos, a ponte pode ser projetada de forma que possa ser facilmente removida do caminho para embarcações muito grandes para navegar sob ela.

O tipo de ponte móvel que a maioria das pessoas considera uma ponte levadiça é semelhante àquelas que mediam os fossos dos castelos medievais. Tecnicamente chamadas de "pontes basculantes" da palavra francesa para gangorra, elas podem se abrir em uma extremidade e se elevar para um lado (folha única) ou abrir no meio e se elevar para os dois lados (folha dupla). Outro tipo comum de ponte móvel é o vão de elevação vertical, em que a seção móvel é suportada em ambas as extremidades e é elevada verticalmente como um elevador. As pontes retráteis são feitas de forma que o vão móvel deslize de volta para baixo de uma seção adjacente da ponte. As pontes giratórias são apoiadas em pivôs verticais e o vão móvel gira horizontalmente para abrir a ponte.

As pontes móveis são relativamente raras porque são mais caras de operar e manter do que as pontes fixas. Eles também impedem o tráfego - na água quando estão fechadas e na rodovia ou ferrovia quando estão abertas. Das 770 pontes pelas quais o Departamento de Transporte da Cidade de Nova York é responsável, 25 são pontes móveis, incluindo pelo menos uma de cada um dos quatro tipos definidos acima.

História

Algumas pontes levadiças antigas foram construídas, incluindo uma 4.000 anos atrás no Egito e uma 2.600 anos atrás no reino caldeu do Oriente Médio. Mas eles não eram comumente usados ​​até a Idade Média européia. No final do século XV, Leonardo da Vinci não estava apenas projetando e construindo pontes basculantes, mas também desenhando plantas e construindo maquetes para uma ponte giratória e uma ponte retrátil.

A era moderna da construção de pontes móveis começou em meados do século XIX, após o desenvolvimento de processos para a produção em massa de aço. As vigas de aço são leves e fortes, os rolamentos de aço são duráveis ​​e os motores e motores de aço são potentes.

Muitas das pontes móveis atualmente em uso nos Estados Unidos foram construídas no início do século XX. À medida que estão sendo reformados ou substituídos, dois tipos de melhorias podem ser feitas. Em primeiro lugar, técnicas de design mais sofisticadas e materiais mais fortes e leves permitem que novas pontes sejam construídas bem acima da água. Isso significa que navios maiores podem navegar sob eles; conseqüentemente, não é necessário abri-los com tanta freqüência. Algumas substituições modernas devem ser abertas apenas um quarto a um terço da freqüência de seus antecessores. Em segundo lugar, algumas novas pontes são operadas hidraulicamente em vez de acionadas por mecanismos de engrenagem.

Matérias-primas

As pontes de engate são feitas principalmente de concreto e aço. Setenta e quinhentas toneladas curtas (6.804 toneladas métricas) de aço estrutural e 150.000 toneladas curtas (13,6080 toneladas métricas) de concreto foram usadas na Ponte da Baía de Casco Uma ponte de engate típica. em Portland, Maine; ele tem uma abertura de 360 ​​pés (10 nm) de altura e foi concluído em 1997.

Design

Cada ponte levadiça é uma estrutura exclusiva projetada para sua localização específica e necessidades de tráfego. Existem pelo menos meia dúzia de conceitos de design diferentes, mas o mais comum é o tipo bascule. Em pontes basculantes de folha dupla ou de quatro folhas (uma ponte de folha dupla com folhas separadas para cada direção de tráfego de veículos), cada folha pode ser elevada e abaixada independentemente.

A energia necessária para elevar e abaixar as folhas basculantes é bastante reduzida ao contrabalançar cada folha com um peso compacto no lado oposto do eixo pivô (munhão). Em vários designs de basculante, este contrapeso pode estar localizado acima da rodovia e pode girar abaixo da rodovia conforme a ponte é elevada, ou pode estar localizado abaixo da rodovia e pode descer até o nível do porão (muitas vezes bem abaixo da linha de água) como a ponte se abre. O contrapeso é uma caixa maciça de concreto contendo câmaras nas quais pesadas barras de metal podem ser inseridas para alterar o peso e sua distribuição. Ele pode estar localizado próximo ao munhão ou, para maior alavancagem, ser recuado alguns metros (metros). Como exemplo, cada par de folhas de 500 toneladas (450 toneladas métricas) na Ponte da Baía de Casco é balanceado com um contrapeso de 800 toneladas (720 toneladas métricas).

Além das folhas e dos contrapesos, os outros elementos primários de uma ponte basculante são o munhão e o mecanismo de elevação. Um único munhão de aço de até 10 pés (3 m) de diâmetro e 65 pés (20 m) ou mais de comprimento pode ser usado para uma folha do vão móvel; ou um munhão curto e separado pode ser usado para cada lado de cada folha. O mecanismo de elevação é geralmente um arranjo de engrenagem de cremalheira e pinhão acionado por motores elétricos.

O processo de fabricação

Embora cada instalação seja diferente, a seguir está uma descrição genérica da construção de uma ponte basculante.

Cais

• 1 Se os pilares de suporte basculante forem localizados na água, uma ensecadeira é construída ao redor do local para cada cais. Painéis de aço são baixados na água e colocados no leito do rio para formar uma caixa. Um escavador de concha A. Poço basculante. B. Sistema Fender. C. Cais da ponte. remove o solo dentro da ensecadeira. As estacas são inseridas profundamente no leito do rio para suportar o grande peso do cais e das folhas basculantes. As estacas de aço podem ser cravadas ou as estacas de concreto armado podem ser despejadas em orifícios perfurados. O fundo da ensecadeira é selado com uma camada de concreto. A água é bombeada da ensecadeira para criar uma área seca para a construção do píer.
• 2 As formas são construídas para moldar os pilares de concreto. Barras de aço (vergalhões) são amarradas juntas para fazer uma gaiola de reforço cuidadosamente projetada para o interior do píer. A gaiola do vergalhão é baixada para a posição dentro dos formulários. Os formulários são preenchidos com concreto. Quando o concreto estiver endurecido, as formas são removidas. Em torno da linha d'água, uma camada protetora de um material resistente à erosão, como o granito, pode ser fixada ao píer. A ensecadeira é removida.
• 3 Um para-lama pode ser construído ao redor do píer para protegê-lo de ser atingido por navios errantes. Por exemplo, na ponte Casco, grandes cilindros de concreto foram erguidos a montante e a jusante de cada píer para apoiar as extremidades de um para-lama de aço. O para-lama era revestido de plástico escorregadio para evitar impactos menores. Sob impactos mais fortes, o para-lama pode defletir contra amortecedores de borracha e, se necessário, contra caixas de concreto vazadas e quebráveis ​​que impediriam o impacto de danificar o próprio cais.

Folhas básicas

• 4 Um ou mais munhões são montados em suportes dentro do cais.
• 5 Um contrapeso é construído e colocado dentro do cais.
• 6 Engrenagens e / ou mecanismos de elevação hidráulica estão instalados no cais.
• 7 Duas vigas laterais são construídas para a seção do calcanhar de cada folha da ponte. Um mancal munhão é montado em uma abertura em cada viga. A viga mestra pode ser equipada com engrenagens que se encaixam no mecanismo de elevação ou pode ser equipada com pás contra as quais os aríetes hidráulicos podem empurrar.
• 8 As duas vigas laterais são içadas para dentro do píer e relaxadas nas extremidades do munhão. A seção do calcanhar é completada por uma travessa conectando as duas vigas laterais. O contrapeso é preso à seção do calcanhar.
• 9 Vigas longitudinais adicionais podem ser içadas para a posição entre as vigas laterais e fixadas na seção do calcanhar. Cintas de aço são fixadas entre as vigas laterais e quaisquer outras vigas longitudinais. À medida que as peças são adicionadas à folha, uma quantidade adequada de peso também deve ser adicionada ao contrapeso para manter a estabilidade. Isso é particularmente importante se a ponte estiver sendo construída na posição fechada e deve ser aberta durante a construção para permitir a passagem do tráfego marítimo.
• 10 A folha é completada com a fixação de uma seção de ponta que conecta as vigas laterais (e quaisquer vigas longitudinais) na extremidade oposta ao calcanhar. Dispositivos chamados de travas são montados nas pontas das folhas para conectar as folhas opostas quando a ponte está abaixada, de modo que os veículos que passam pela ponte não façam as folhas saltar. Travas adicionais podem proteger as folhas em sua posição aberta para que o vento não as force a descer.

Acabamento

• 11 Painéis de deck em grade de aço são instalados no topo da folha. Às vezes, uma fina superfície de concreto é adicionada.
• 12 O balanceamento final é realizado colocando-se ferro pesado, aço ou hastes de chumbo nos compartimentos corretos do contrapeso. Quando devidamente equilibrada, a folha é ligeiramente mais pesada do que o contrapeso, então a gravidade abaixa suavemente (fecha) a ponte.

Ajustes em andamento

Ao longo da vida útil da ponte, ajustes de contrapeso devem ser feitos. Ajustes de curto prazo compensam o acúmulo de gelo ou neve, por exemplo. Ajustes de longo prazo equilibram as mudanças no peso da folha devido a atividades como repavimentação ou pintura. Quando a High Street Bridge de 250 pés (75 m) de comprimento em Alameda County, Califórnia, foi reformada em 1996, 25.000 libras (11.000 kg) de tinta e primer foram removidos de suas duas folhas basculantes. Os contrapesos tiveram que ser ajustados antes e depois da repintura do vão.

Um exemplo dramático da necessidade de manter o contrapeso adequado foi mostrado por um acidente na Michigan Avenue Bridge de Chicago em 20 de setembro de 1992. A ponte basculante de duas folhas e dois níveis estava passando por reparos e o pavimento de concreto havia sido retirado ambos os conveses superior e inferior. Um grande guindaste estava estacionado atrás do munhão de uma folha, logo acima de um contrapeso que não havia sido aliviado para compensar a remoção do pavimento. As travas de segurança também podem estar incorretamente engatadas ou com defeito. O lado oposto da ponte foi aberto para permitir a passagem de um barco. Quando fechou e acasalou com o lado que permaneceu abaixado, a metade estática foi sacudida o suficiente para liberar sua energia desequilibrada. A folha "surgiu sem aviso, como uma catapulta gigantesca, jogando equipamentos e destroços a centenas de metros da Wacker Drive em ônibus, automóveis e tráfego de pedestres", de acordo com uma análise no Journal of the American Society of Mechanical Engineers . O artigo continuou:"A rápida rotação da ponte arrancou-a de seus mancais do munhão e todo o vão bateu no fundo do poço do contrapeso." Seis pessoas ficaram feridas ao saltarem de um ônibus atingido por destroços, e a janela traseira de um carro ocupado foi esmagada pela bola de demolição presa ao guindaste ao cair da ponte.

O Futuro

Existem duas categorias de inovações de pontes móveis. Refinamentos de projetos tradicionais incluem minimizar a construção de grandes poços submersos para receber contrapesos quando a ponte for aberta. Por exemplo, a 17th Street Causeway Bridge em Fort Lauderdale, Flórida, iniciada em 1998, permite que contrapesos compactos balancem dentro de pilares de suporte em forma de V, em vez de descer para porões abaixo de pilares volumosos. A ponte South Eighth Street em Sheboygan, Wisconsin, concluída em 1995, opera sem qualquer contrapeso, apesar de sua plataforma de concreto armado comparativamente pesada. Em vez de ser acionada por engrenagem, a base de folha única de 25 ni (82 pés) de comprimento é movida por um poderoso sistema hidráulico.

Outras inovações da ponte móvel introduzem conceitos inteiramente novos. Por exemplo, a Baltic Millennium Bridge em Gateshead, Inglaterra (a ser aberta ao público em 2001), consiste em dois arcos parabólicos conectados por uma série de cabos paralelos. Quando a ponte é fechada, um arco é horizontal e o outro é vertical. A ponte se abre girando verticalmente como uma unidade completa, levantando o arco horizontal e abaixando o vertical até que ambos repousem aproximadamente 45 ° e 164 pés (50 m) acima da superfície da água. A estrutura de aço e alumínio foi projetada para transportar o tráfego de pedestres e bicicletas ao longo do rio Tyne de 410 pés (125 m) de largura.