Ponte

Ponte Imagem na Infobox. Ponte que permite a passagem da linha C do metrô de Rotterdam , em Capelle-sur-l'Yssel ( Holanda ).

Uma ponte é uma construção que permite atravessar um obstáculo natural ou artificial ( depressão , curso de água , via de comunicação , vale , desfiladeiro , desfiladeiro ) durante a sua passagem. A travessia permite a passagem de pessoas e veículos, no caso de ponte rodoviária, ou água, no caso de aqueduto . Também designamos como ecoduto ou ecoponte, passagens construídas ou "reservadas" em um ambiente desenvolvido, para permitir espécies animais, vegetais, fúngicas, etc. transpor obstáculos construídos pelo ser humano ou resultantes de suas atividades. As pontes fazem parte da família das estruturas . Sua construção é uma questão de engenharia civil .

Na Europa, seu desenvolvimento tecnológico passou por dois períodos: o período romano e o período contemporâneo . O Império Romano (a maior parte da Europa ) dominou a construção da ponte em arco semicircular de pedra . Após a imponência da época romana, a aura das pontes diminuiu, tornando-se uma obra de artesão , construída por reprodução de modelos e métodos comprovados. Com o avanço no conhecimento das ciências físicas e dos materiais, a ponte se torna uma obra de arte graças aos engenheiros. Por mais de 2.000 anos, o projeto das pontes não mudou. Então, com a revolução industrial , o desenvolvimento das trocas comerciais exigiu o desenvolvimento de ferrovias , estradas e pontes e onde, ao mesmo tempo, o conhecimento teórico fez um progresso considerável. Durante cerca de 200 anos, as pontes de aço, as pontes de concreto reforçadas e depois protendidas , as pontes suspensas de grandes vãos e as pontes estaiadas foram possibilitadas pela introdução do aço . Os arquitetos, com restrições técnicas aos limites empurrados para trás, podem agora dar rédea solta à sua imaginação para criar obras de arte. Ao mesmo tempo que esse desenvolvimento, a ponte foi vista pela primeira vez simbolicamente na literatura e nas expressões populares, e só foi tida como assunto principal nas artes mais tarde.

A forma das pontes depende em parte do material disponível (até XXI th  pedra século e aço). Novos materiais surgiram à medida que os métodos e meios de cálculos evoluíram. Os protótipos utilizam um concreto de altíssima performance cuja resistência à compressão chega a 200 MPa . Pontes de materiais compósitos , conjuntos de resinas e fibras de carbono , capazes de suportar forças intensas, permitem novas formas que irão evoluir ainda mais.

Cinco classes de pontes são definidas de acordo com a sua estrutura: as pontes em arco , as pontes em viga , as pontes em arco , as pontes suspensas e as estaiadas . Critérios específicos levam para cada uma dessas classes a definir um tipo que é específico para ela. O material utilizado é um dos critérios de diferenciação comuns a todas as classes. O design, construção, monitoramento e manutenção variam dependendo do material. Cada tipo de ponte é adequado para uma variedade de escopos , desde pontes suspensas até liteiras maiores. Em 2018 , a maior ponte marítima do mundo ligava Hong Kong e Macau à China em mais de 55 quilómetros, tendo mobilizado um milhão de metros cúbicos de betão e 420.000  toneladas de aço.

História

Pré-história e proto-história

Primeiras pontes

A arte de construir pontes remonta aos tempos antigos. A primeira ponte foi provavelmente uma árvore derrubada pelo vento sobre um riacho ou um arco natural , esculpida na rocha pela erosão , como é encontrada em Ardèche na França ou no parque National Arches , Utah , Oeste . Então, com ferramentas e maquinários cada vez mais sofisticados, o homem naturalmente teve que imitar essas pontes primitivas, derrubar árvores para colocá-las sobre os rios , depois de tê-las moldado adequadamente, estabelecer pontos intermediários de apoio quando a largura do leito o exigisse e gradualmente conduzir ao construção de pontes de estrutura real à medida que foram feitas posteriormente.

As pontes de cipó (ou corda) provavelmente também precederam o primeiro arco de alvenaria. Os elementos de carga das pontes suspensas primitivas eram cabos formados por cipós , bambu ou gramíneas trançadas, presos em cada extremidade a rochas, âncoras de pedra ou troncos de árvores (como as pontes de corda inca ).

A montagem de rochas brutas encimadas por laje , na sua forma rudimentar, é posterior ou anterior à ponte de madeira pré - histórica  ? Não há vestígios das pontes de madeira contemporâneas destas pontes de laje de pedra , os degraus de Tarr construídos no início do primeiro milênio AC. AD , no condado de Somerset , no sudoeste da Inglaterra .

Segundo a tradição, a primeira ponte - no sentido moderno do termo - foi construída sobre o rio Eufrates por volta de 800 AC. AD por Semiramis , rainha da Babilônia . Seu pavimento, com cerca de dez metros de largura, era feito de tábuas de cedro e cipreste. Para construí-lo, o curso do rio - dizem que foi desviado - para erguer alicerces de blocos de pedra unidos por barras de ferro.

Pontes arqueadas

As primeiras abóbadas consistem em pedras horizontais projetando-se umas sobre as outras, um  arranjo denominado " mísula ". Em Abidos , no palácio de Ozymandias , cujo reinado remonta a cerca de 2.500 aC, foi encontrada uma abóbada deste tipo. Encontramos o mesmo arranjo em Tebas , no templo de Amun-Re . No entanto, o mais belo arco antigo desse tipo é provavelmente o Tesouro de Atreu , uma tumba impressionante em Tholos localizada em Micenas, na Grécia, construída por volta de 1250 aC. AD É formado por um plano circular de sala semi-subterrânea com uma seção de cobertura ogival. Com uma altura interior de 13,5  m e um diâmetro de 14,5  m , que era o mais alto e mais largo cúpula no mundo mais de mil anos até que a construção dos banhos de mercúrio em BAIES e do Panteão de Roma .

As abóbadas articuladas convergentes, ou seja, cujas juntas são perpendiculares à superfície dos intrados , típicas das pontes de alvenaria , já existem de facto em vários monumentos do antigo Egipto . Na Núbia , numa das pirâmides de Meroe , existe uma verdadeira abóbada semicircular composta por segmentos regularmente emparelhados. Em Gebel Barkal , dois pórticos que dão acesso às pirâmides estão cobertos, um por abóbada pontiaguda , o segundo por abóbada semicircular, ambas feitas com aduelas com juntas convergentes. Uma abóbada de berço elíptica, executada em tijolos, é vista na tumba de Amenhotep I st e deve datar, portanto, aproximadamente dezoito séculos aC.

Mais recentemente, na Europa, podem ser encontrados nas paredes etrusca da cidade de Volterra , que data do III E e II ª  século aC. AD , a Porta all'Arco retoma este princípio de construção de um arco.

Restam em Argolis , no Peloponeso , três pontes, incluindo a ponte micênica de Kazarma , construída segundo a técnica de abóbadas muletas , utilizando uma pilha de pedras cortadas de forma bastante tosca. Essas pontes foram provavelmente construídas por volta de -1300, durante o período micênico ( Idade do Bronze ), e mais precisamente, do Helladic IIIb (por volta de -1340 / -1200), para a estrada que ligava as grandes cidades micênicas de Micenas , Argos e Tirinas em o porto de Palea Epidavros.

antiguidade

Pontes romanas

É aos Romanos que devemos a retomada da técnica da abóbada , o seu aperfeiçoamento e a sua utilização em toda a Europa para a construção de pontes. Um império tão vasto pressupunha um sistema viário confiável, transitável em todas as estações e com construções mais sólidas do que simples pontes de madeira . Presume-se que a obra abobadada romana mais antiga seja um esgoto conhecido como Cloaca Máxima, executado durante o reinado de Tarquínio, o Velho , cuja construção foi realizada por volta de 600 aC. AD .

As pontes romanas são robustas, semicirculares , isto é, com abóbada em arco, repousando sobre grossos pilares , com largura igual a cerca de metade da abertura da abóbada. Uma das conquistas mais antigas das estradas romanas é a Ponte Milvian , construída sobre o Tibre pelo cônsul Caius Claudius Nero em -206 . Localizada a 3  km de Roma , onde a Via Flaminia e a Via Cassia se cruzam para atravessar o rio, era o ponto de acesso essencial a Roma para qualquer viajante vindo do norte. Devido à sua posição estratégica, a Ponte Milvian foi palco de muitas lutas. Foi lá que, em 312 , o imperador Constantino derrotou seu rival Maxentius em um confronto que se tornou famoso como a Batalha da Ponte Mílvia .

É em Espanha e em Portugal que se podem observar algumas das obras mais espectaculares como a ponte romana de Mérida , na Extremadura , e especialmente a ponte de Alcántara , erguida no Tejo em 103 e 104 dC. J.-C ..

No III ª  século aparecem pontes para baixo arco ou pontes segmentares. A Ponte Limyra , localizada perto de Limyra na Lycia , região da atual Turquia , é uma das primeiras representantes no mundo. A ponte tem 360 metros de comprimento e 26 arcos segmentares e dois arcos semicirculares.

Pontes na Ásia

Na Ásia , predomina a abóbada pontiaguda . A ponte Zhaozhou , construída por volta do ano 605 , é a ponte de pedra com arco segmentar e tímpano aberto a mais antiga do mundo. É também a ponte mais antiga da China ainda em serviço. Ele está localizado no distrito de Zhao, na cidade de Shijiazhuang , na província de Hebei .

Meia idade

Pontes medievais no oeste

Algumas pontes construídas no Ocidente antes da XI th  século , mas os Idade Média vê a construção de um número considerável de obras em várias formas e em negrito. Estas obras são constituídas por arcos, muitas vezes muito desiguais, cujas abóbadas são em arco ligeiramente rebaixado, semicircular ou em ponta , esta última forma permitindo reduzir os impulsos; eles são baseados em pilhas grossas com extremidades muito proeminentes pelo menos a montante. As larguras entre as paredes são pequenas e a passagem tem sempre rampas e declives muito acentuados. As pontes de pedra aparecem à XI th - XII th  século, como a ponte de Odo em passeios .

Na França , entre as pontes medievais mais notáveis ​​podem ser mencionadas a ponte Saint-Bénézet em Avignon no Ródano ( 1177 - 1187 ), a velha ponte de Carcassonne no Aude ( 1180 ), o Petit-Pont em Paris no Sena ( 1186 ), a ponte Valentré em Cahors no Lot ( 1231 ), a ponte Saint-Martial em Limoges no Vienne ( 1215 ).

Do Renascimento ao XVIII th  século

Na Ásia , as pontes em arco chinesas atingem o auge de seu esplendor em Fujian com arcos muito finos. A ponte Xiao construída em 1470 tem uma altura livre de 7,2  m com uma espessura de arco de apenas 20  cm , metade de um arco normal. Ele ainda está em serviço e suportando o tráfego atual. Outra ponte notável dessa época é a Ponte Gao-po, localizada em Yongding e construída em 1477 . A sua gama é de 20  m e o seu arco é de apenas 60  cm N ° de espessura, sem qualquer argamassa de ligação.

No Ocidente, entre a XV ª  século eo XVI th  século , os arquitetos das famosas pontes de Florença , Veneza e outras cidades italianas foram inspirados por formas regulares emprestados do passado, mas a sua tendência para pedir mais artistas do que os fabricantes, por vezes, levou eles abusam de superestruturas e outras decorações. Os dois exemplos mais significativos são a Ponte Vecchio em Florença e a Ponte Rialto sobre o Grande Canal em Veneza .

A ponte se torna um elemento central dos principais projetos de planejamento urbano . Na França , aparecem os primeiros arquitetos de renome, como Androuet du Cerceau, a quem devemos a Pont Neuf de Paris que, iniciada em 1578 , só foi concluída em 1604 devido às guerras de religião . Facilita a passagem entre o Palácio do Louvre e a Abadia de Saint-Germain-des-Prés , é adjacente ao monumento erguido à glória de Henrique IV localizado na ponta a jusante da Île de la Cité e constitui a ponte em funcionamento mais antiga de Paris . Foi nessa época que foi introduzido o arco do cabo da cesta , uma curva com três ou mais centros, mas sem substituir a curva semicircular.

O período entre a XVII th  século para o final do XVIII th  século foi marcado pela construção de pontes bastante pobre tanto artisticamente e estruturalmente. O desenvolvimento de caminhos de ferro no XIX th  século levou à ocorrência de grandes viadutos como alvenaria, França, viaduto Nimes com um comprimento de 1569  m , entre as mais longas em França, Barentin viaduto ( 1844 ) em Sena Marítimo , ou o Saint- Viaduto Chamas ( 1848 ) em Bouches-du-Rhône , uma curiosa obra feita de abóbadas semicirculares simetricamente sobrepostas.

XIX th  século

Aquisição e disseminação de conhecimentos teóricos Problema de estabilidade de abóbadas de alvenaria

No início do XIX °  século , os arquitetos e engenheiros tinham adquirido a longa prática de construção de pontes de pedra e madeira. Mas a abóbada de pedra e argamassa ainda faz parte de um certo empirismo, o que leva Paul Séjourné a dizer , na primeira frase das suas “Grandes Voûtes”: “A partir das abóbadas feitas fazemos uma abóbada: é negócio. De experiência” .

As fórmulas atuais, deduzidas da observação e da prática, eram numerosas. A espessura da chave , a dos rins , pilares ou pilares, era simplesmente deduzida da abertura da ponte. La Hire em 1695 , depois em 1712 tentou uma primeira abordagem para o cálculo das abóbadas, um cálculo que consiste em verificar, a posteriori , se a abóbada desenhada tem alguma possibilidade de ser estável, e que os materiais que a constituem não o serão. esmagado sob cargas. Não conseguiu obter resultados suficientes para a prática, mas teve o mérito de destacar dois conceitos que, um século depois, se revelariam extremamente frutíferos: a curva de pressão e a quebra do bloqueio, devendo a abóbada se dividir em três. blocos independentes que se separam por deslizamento, sendo o atrito considerado zero. No entanto, essas falsas suposições tornaram possível abordar o cálculo dos pilares.

Em 1810 , Louis-Charles Boistard mostra, após inúmeros testes, que a ruptura das abóbadas ocorre pela rotação de quatro blocos. Estes resultados E. Mery publicou em 1840 um dos metodologia cofres auditoria que seria usado em todo o XIX th  século e ainda é, por vezes, hoje. Em 1867 , Durand-Claye melhorou esse método, mas sua proposta teve menos sucesso porque exigia cálculos laboriosos.

Nos últimos anos do XIX °  século , as abóbadas foram calculados como sólida "elástico", isto é, como se fosse arcos metálicos.

Ciência da força do material

Para que surgissem novas formas de pontes, era necessário aprimorar os materiais, por um lado, e o conhecimento desses materiais, por outro. A mecânica havia assumido sua forma quase final com Joseph-Louis Lagrange  ; faltava aplicá-lo de maneira prática às construções. Em 1800 , alguns resultados fragmentários já foram obtidos: Galileu preocupava-se com a resistência de vigas de console e vigas em suportes simples. Hooke, em 1678 , hipotetizou que abaixo de um certo limite, o alongamento ou encurtamento de uma barra de ferro é proporcional à força axial aplicada a ela. Em 1703 , Jacques Bernoulli estabeleceu a equação da curva deformada - que chamou de “curva elástica” - de um console. A partir de meados do XVIII °  século , aparecem tijolo novo cálculo da resistência material. Em 1744 , Euler mostra que uma coluna "arde" quando submetida a uma carga axial, ou seja, ondula como uma chama e, portanto, é bastante instável a uma certa "carga crítica", chamada (hoje) carga de Euler. Em 1773 , Coulomb indica para o impulso dos terrenos, supostamente horizontal no plano superior, uma fórmula estabelecida posteriormente em termos de constrangimentos por Rankine em 1857 . No final do XVIII °  século , Jovem estudou o coeficiente de proporcionalidade da lei de Hooke .

Mas esses elementos ainda estavam muito dispersos para que os construtores, exceto alguns, pudessem aplicá-los de maneira útil. Só vinte anos depois é que eles realmente começaram a praticar a resistência dos materiais , que realmente tomou forma com o Resumo das aulas dadas na École des Ponts et Chaussées, sobre a aplicação da mecânica ao estabelecimento de construções e máquinas , ensinado por Navier em Paris em 1833 . Henri Navier , Lamé , Cauchy , Clapeyron , Barré de Saint-Venant , Boussinesq desenvolveram então a teoria da elasticidade , que irá estabelecer a resistência dos materiais (RDM) em fundações sólidas.

Disseminação de conhecimento

Finalmente, o XIX th  século viu o desenvolvimento e diversificação de treinamento, documentação e disseminação do conhecimento. As escolas de artes e ofícios de Angers e Châlons foram criadas no Primeiro Império . A Escola de Artes e Manufaturas ( Centrale de Paris ) foi criada em 1829 . Um grande número de publicações técnico-científicas com publicação periódica vê a luz do dia: os Annales des Mines , os Annales des Ponts et Chaussées (1831), os Anais das estradas locais , os Anais da construção , The Driver's Portfolio , o jornal Le Civil engineering , etc. Nos últimos anos do século, surgiram “coleções” de obras técnicas: Biblioteca do Motorista , Enciclopédia de Obras Públicas, etc. Finalmente, no final do século, as escolas de aplicação da École Polytechnique abriram suas portas aos alunos. Engenheiros que não são funcionários públicos; outras escolas de engenharia são criadas.

Pontes de metal

O ferro é um material mais forte do que a pedra. Sua resistência à tração é baixa, mas ainda significativamente maior do que a de qualquer outro material disponível antes da produção em massa de aço. A primeira grande ponte com corrente de ferro foi construída na China por volta de 600 aC. AD É a ponte pênsil Lan Chin, na província de Yunnan, com um alcance de cerca de 60 metros.

Na Europa , o primeiro pontes metálicas elenco são construídos em Inglaterra desde meados do século XVIII th  século . A primeira é a Ponte de Ferro , projetada por Thomas Farnolls Pritchard e construída em 1779 por Abraham Darby III , sobre o Severn . Cerca de trinta ferragens fundidas foram assim construídas neste país antes de 1830 , sendo a mais importante a de Sunderland , em 1793 , que atingiu 72  m de vão . Todas essas pontes foram inspiradas nas formas e técnicas utilizadas para as pontes de alvenaria, mas a maioria delas teve uma vida útil muito curta, pois o ferro fundido é um material frágil. Uma das primeiras pontes suspensas modernas foi a Menai Suspension Bridge projetada por Thomas Telford com base na patente de James Findley nos Estados Unidos e concluída em janeiro de 1826 . O vão de 176  m desta estrutura constitui um marco importante na construção de pontes. Muitas dessas primeiras pontes suspensas não resistiram ao teste do tempo.

Nos Estados Unidos , as treliças estão se desenvolvendo rapidamente, inspirando-se em pontes de madeira . Na Europa , as obras pioneiras são o viaduto de Crumlin, na Inglaterra , e o de Friburgo , na Suíça ( 1857 ). O ferro , que substitui o ferro, também foi utilizado para construir os arcos, mas permitiu principalmente a criação de arcos triangulados, incluindo dois grandes viadutos de Eiffel  : a Ponte Maria Pia no Porto ( 1877 ) e o viaduto Garabit no Truyère ( 1884 ) .

Com a invenção do conversor Bessemer em 1856 e depois dos processos Siemens-Martin em 1867 , a produção industrial de aço desenvolveu-se rapidamente. O aço , com propriedades mecânicas muito superiores às do ferro, substitui gradativamente o ferro em todos os tipos de obras e permite estruturas de relevo. Muitos livros arco de aço, uma gama vizinha de 150  m , são construídos no final do XIX °  século como a ponte Alexandre III em Paris, construída para a Exposição Universal de 1900 , notável pela elegância de seu arco do que pela sua decoração. Em 1890 , a Forth Bridge na Escócia ( 1890 ) constituiu um novo tipo de estrutura: o vão foi estendido para 521  m graças a um vão independente de 107  m apoiado, não em pilares, mas em cada um dos braços de 107  m da estrutura , que repousa sobre os cais do rio.

Pontes de concreto armado

Os cimentos naturais são redescobertos no final do XVII °  século e não foi até o início do XIX °  século que cimentos artificiais são graças ao francês emergente Louis Vicat e Inglês Joseph Aspdin . Sua produção industrial não começou até 1850 . Joseph-Louis Lambot fez a primeira conquista conhecida em cimento armado em 1848 . François Coignet construiu uma casa em concreto aglomerado em 1853 . Em 1875 , Joseph Monier construiu a primeira ponte de cimento armado para cruzar o fosso do Château de Chazelet. A partir de 1890 surgem as primeiras pontes de concreto armado, na sequência da patente de François Hennebique depositada em 1892 que apresenta o primeiro arranjo correto das armaduras de uma viga de concreto armado , sob o nome de viga de estribo. Na França, a comissão de cimento armado redigiu a primeira circular para a justificativa de pontes de concreto armado em 1906 .

Pontes suspensas

Pontes suspensas do início do XIX °  século eram frágeis, e muitos acidentes ocorrem por causa de demasiada flexibilidade decks de madeira e corrosão dos cabos protegidos de forma inadequada. A ponte suspensa do Brooklyn conectando Manhattan ao Brooklyn , projetada por John Augustus Roebling e construída após sua morte por seu filho em 1869 e 1883 , marca o retorno das pontes suspensas . Com vão de 487  m , era uma vez e meia mais longa do que qualquer ponte construída até então. Tinha seis faixas de tráfego e uma calçada  ; os quatro cabos principais são colocados em um método usado posteriormente para todas as principais pontes suspensas construídas nos Estados Unidos. Para evitar incidentes decorrentes das oscilações do vento ou do trânsito, uma estrutura rígida de aço é incorporada ao convés em toda a sua extensão.

XX th  século

Pontes de concreto armado

Em 1899 - 1900 , François Hennebique construiu a ponte Camille-de-Hogues em Châtellerault com um vão de 50  m . Em 1911 , Hennebique construiu a ponte Risorgimento em Roma , que alcançou 100  m de vão . Após a Primeira Guerra Mundial , desenvolveu-se a construção de pontes de concreto armado de grandes vãos, principalmente na França, sob a liderança de dois engenheiros notáveis: Albert Caquot e, sobretudo, Eugène Freyssinet . Registros se sucedem: Pont de la Caille ( Haute-Savoie ), em 1928 , com um arco de 137,5  m em concreto maciço, e a majestosa Pont de Plougastel ( Finistère ), em 1930 , com seus três arcos de 186  m . Muitas estruturas pequenas ou arcos muito grandes em concreto armado ainda são construídas hoje, com liteiras às vezes notáveis: a ponte de Gladesville na região de Sydney na Austrália , construída em 1964 , tem um vão principal de 305  m , e principalmente o extraordinário Krk A ponte na Iugoslávia , construída em 1980 , tem um vão principal de 390  m . A construção de arcos, abandonado por meio do XX °  século por causa do custo do cabide, encontrou um interesse económico para atravessar grandes lacunas através do método de construção em cantilever com órtese temporária.

Pontes de concreto protendido

As pesquisas sobre o uso do concreto armado levaram à descoberta de um novo material: o concreto protendido . Eugène Freyssinet definiu os princípios essenciais deste novo material em 1928 . Algumas obras modestas foram realizadas antes da Segunda Guerra Mundial, mas a primeira grande ponte de concreto protendido foi a ponte Luzancy ( Seine-et-Marne ), concluída em 1946 . Tem um período de 55  m e foi inteiramente pré-fabricadas utilizando betão pré-esforçado segmentos , colocados por meios mecânicos sem qualquer arco . Foi seguida por outras cinco pontes semelhantes, também sobre o Marne , com vão de 74  m .

A descoberta da técnica de construção consolada permite vãos maiores. A primeira ponte construída com esta técnica foi concluída em Worms , Alemanha , em 1953 , com um vão principal muito respeitável de 114  m . Na Europa , no final da década de 1970 , o concreto protendido reinava quase exclusivamente sobre uma vasta gama de vãos, atingindo cerca de 200  m , e cobrindo a grande maioria das pontes. Também se espalhou para outros continentes, especialmente América do Sul e Ásia . O recorde de vão há muito é detido pela Gateway Bridge na Austrália , construída em 1986 , com 260  m . Em seguida, ele foi sucessivamente derrotado por cinco obras construídas na Noruega e na China. A maior delas é atualmente a Ponte Shibanpo na China com 330  m , construída em 2005 .

Pontes suspensas

Os Estados Unidos estão embarcando na construção de pontes suspensas gigantescas. Em 1931 , a ponte George-Washington, em Nova York , construída pelo engenheiro Othmar Ammann , com vão central de 1.067  m , mais que dobrou os vãos então existentes. Seis anos depois, a ponte Golden Gate em São Francisco elevou esse recorde para 1.280  m . Desde o início, a grande elegância das suas linhas, o grandioso sítio que assinala, a proeza técnica que representa a sua construção colocam esta estrutura entre as pontes mais famosas do mundo. Muitas outras pontes suspensas de menor envergadura também foram construídas nos Estados Unidos, com tendência constante de aumentar a lisura do convés.

Em 1940, a ponte Tacoma no estado de Washington , que apresentava um deck particularmente estreito, foi concluída. Poucos meses após seu comissionamento, ele começou a oscilar e torcer sob o efeito de um vento moderado, mas constante, até que entrou em colapso completamente. Em questão: a instabilidade aeroelástica das pontes de cabos, ou seja, o acoplamento entre os movimentos próprios do tabuleiro e os efeitos do vento, e não qualquer efeito de ressonância como às vezes se diz. A partir dessa época, extensos estudos aerodinâmicos foram feitos para todas as principais pontes.

Em pontes suspensas recentes, o deck de aço com laje ortotrópica , cuja seção transversal é testada em um túnel de vento como uma asa de avião , substituiu o deck de treliça . A técnica britânica foi destaque por um tempo com a construção da Ponte Severn ( 1966 ), a Primeira Ponte de Istambul ( Turquia ) (1973) e especialmente a Ponte Humber , concluída em 1981 . Mas todas as maiores pontes suspensas recentes são asiáticas, com destaque para a ponte Akashi-Kaikyō , que detém o recorde de vão de pontes em todas as categorias, com 1.991  m .

Pontes estaiadas

Embora o princípio de pontes estaiadas é tão antiga como que pontes suspensas, estas estruturas desenvolvem-se apenas durante a primeira metade do XX th  século , particularmente em França , com as pontes personalizados por Albert Gisclard e a ponte de Lézardrieux ( Côtes -d 'Armadura ) (esta última foi transformada, em 1924 , de ponte pênsil em ponte estaiada sem interromper o tráfego). As primeiras conquistas significativas foram feitas na Alemanha , com as três pontes em Düsseldorf construídas na década de 1950 . As primeiras pontes estaiadas tinham uma plataforma metálica para reduzir o peso. Já o engenheiro italiano Morandi realiza várias estruturas estaiadas com tabuleiros de concreto, sendo a mais importante a de Maracaïbo na Venezuela , com vários vãos de 235  m . As pontes estaiadas da primeira geração eram caracterizadas por um tabuleiro espesso (portanto rígido) e um baixo número de cabos estaiados.

A França parecia desconfiada do desenvolvimento desta técnica quando, quase simultaneamente em meados dos anos 1970 , duas estruturas notáveis ​​quebraram o recorde mundial em sua categoria: a ponte Saint-Nazaire em Loire-Atlantique , com um deck de metal, com um período de 404  m , e a ponte Brotonne , em Sena Marítimo , com um tabuleiro de betão, com uma extensão de 320  m . Este último marca um passo decisivo no campo das pontes estaiadas em concreto armado.

Idade de grandes cálculos

O método dos elementos finitos , surgido na década de 1950 , permite uma abordagem do cálculo de estruturas mais próxima da realidade do que o clássico de resistência dos materiais . Este novo método determina uma estrutura por um número finito de incógnitas, em um número finito de pontos chamados nós, aos quais estão associados volumes elementares considerados pequenos: os elementos finitos. A aplicação a cada uma dessas equações da mecânica leva a um sistema matricial que contém um grande número de incógnitas. O processamento do sistema final, a partir de uma malha fina de nós, é inacessível à mão e requer recursos de computação poderosos. Este método permite, em muitos casos, evitar o recurso a testes em modelos reduzidos, sempre difíceis de implementar e por vezes difíceis de interpretar. No final do XIX °  século , os engenheiros "foram cálculo" suas estruturas graficamente malha usando o resultado gráfico estático da obra de Carl Culmann e Cremona . É assim que foi calculada a Torre Eiffel , bem como muitos quadros e pontes. Entre as duas guerras, surgiram as máquinas de calcular eletromecânicas, que na verdade eram apenas máquinas Pascal aperfeiçoadas.

No início da década de 1960, surgiram os primeiros computadores , desenvolveu-se a computação científica . Com os computadores rápidos, o método dos elementos finitos permite aumentar o campo de investigação, abordar e resolver corretamente sistemas bidimensionais ou tridimensionais. Finalmente, chegamos agora ao projeto auxiliado por computador (CAD), que permite executar e refinar rapidamente as inevitáveis ​​iterações que precedem a definição e verificação de qualquer projeto. Com os microcomputadores, a miniaturização cada vez maior e o aumento constante do poder de computação, grandes cálculos estão agora ao alcance de todos os escritórios de design.

XXI th  século

Novos materiais

A pesquisa experimental em concreto só foi realizada depois de 1940 , com base nas leis de Féret. O concreto comum é feito de um aglutinante , areia e cascalho. A partir da teorização da composição do concreto na década de 1940, sabemos que para se obter um concreto de melhor qualidade é necessário minimizar o percentual de vazios. Na década de 1980 , descobrimos uma forma de reduzir esses vazios com a adição de micropartículas e aditivos como plastificantes: assim nasceu o concreto de alto desempenho . A resistência à compressão desses concretos pode ser de 50 a 100 MPa . Um novo avanço tecnológico ocorreu no início da década de 1990 com o desenvolvimento de concretos com resistência de 200 MPa na compressão e 40 MPa na flexão.

O desempenho dos aços também é constantemente aprimorado. Esses avanços permitem uma redução nos custos de transporte e construção graças à economia de material: agora, a construção com chapas mais finas exige menos solda e menos pintura, sendo a superfície reduzida para a mesma espessura. A redução do peso próprio permite maiores custos operacionais. Ao mesmo tempo, esses aços ajudam a reduzir o impacto ambiental devido ao menor uso de material para uma determinada função. Enquanto a poça de aço do viaduto Garabit apresentava limite de escoamento de 100 MPa , os aços usados ​​atualmente são resistentes a 350 MPa, como a passarela Simone-de-Beauvoir (2006) em Paris. O aço utilizado no convés do viaduto Millau é da cor S460; o da ponte Akashi-Kaikyō , que detém o recorde mundial de vão de 1.991  m , resiste a 780 MPa.

Os materiais compósitos como os polímeros reforçados com fibras (FRP) constituídos por fibras de carbono ( CFRP ) ou fibra de vidro (FRP) são um novo desenvolvimento recente em materiais que abrem caminho para novas possibilidades. Usados ​​como reforços para lidar com patologias de estruturas de concreto ou madeira, eles têm muitas vantagens; ensaios laboratoriais em postes, lajes e vigas de concreto armado envoltas em FRP (carbono ou vidro) e com sistema de proteção contra incêndio, mostraram resistência ao fogo de pelo menos quatro horas; eles mantiveram baixas temperaturas em reforços de concreto e aço, ajudando a manter a resistência desses materiais de suporte durante os testes. O critério económico é também apresentado: as obras de construção civil foram assim reabilitadas a custos da ordem dos 40 a 60% em relação às soluções convencionais.

A utilização destes novos materiais não se limita apenas ao campo da reabilitação estrutural; O PRFV possui um módulo de elasticidade muito próximo ao do concreto e, portanto, permite uma compatibilidade muito boa com este. Submetidas a cargas cíclicas em laboratório, as hastes PRFV apresentaram resistência à fadiga vinte vezes maior que as hastes de aço convencionais e com maior vida útil. Progressos recentemente ( 2007 ) possibilitaram a construção de uma ponte com um vão de 24,5  m de comprimento por 5  m de largura, inteiramente em materiais compostos, trinta vezes mais leve que o concreto.

Novas estruturas

A acessibilidade a grandes cálculos e o surgimento de novos materiais permitem que os arquitetos não se limitem mais ao design e dêem asas à imaginação. Santiago Calatrava projeta assim muitas pontes com formas complexas usando os materiais da estrutura em flexão e torção, como os arcos inclinados da ponte Bac de Roda em Barcelona em 1992 ou da Pont de l'Europe em Orléans em 2000 ou cabo. pontes permanentes. com formas ousadas, como a Puente de la Mujer em Buenos Aires em 2001 ou a ponte Assut de l'Or em Valência em 2008 .

Os concretos reforçados com fibras de alto desempenho possibilitam feitos tecnológicos. A passarela Sherbrooke no Canadá , construída em 1997 e com vão de 60 metros, consiste em uma laje nervurada cuja laje superior UHPC tem apenas 30 mm de espessura  . Em 2002 , o convés da passarela de Seul também tinha 3 cm de espessura,  mas um vão de 120  m .

Classificação

Classificação de acordo com a estrutura

Cinco classes

Da análise da anatomia de todas as estruturas do mundo, verifica-se que existem basicamente três tipos de elementos estruturantes: aqueles que transferem forças axialmente, por flexão ou por curvatura. Um membro em uma treliça é um elemento que transfere forças axialmente, uma viga é um elemento de flexão e os arcos de pontes em arco ou os cabos de pontes suspensas são elementos de curvatura. Cada estrutura é uma combinação desses três tipos de elementos. Alguns elementos podem ter um tipo como função primária e outro como função secundária, como o tabuleiro de uma ponte estaiada. Atua sobretudo como elemento transmissor de força axial, uma vez que transmite forças aos estais, mas as forças das cargas transportadas induzem também uma deformação deste elemento por flexão.

Dependendo da natureza das forças transmitidas aos suportes ou aos encostos , as pontes podem ser classificadas em três categorias:

  • pontes de cabos, tendo um componente de tração horizontal;
  • pontes de viga, exercendo uma ação compressiva vertical sobre seus apoios;
  • pontes em arco, apresentando um componente oblíquo de compressão com tendência a afastar o pilar.

Outra abordagem (dependendo da natureza das forças no elemento estrutural de suporte de carga) leva à classificação das pontes em cinco categorias:

  • pontes em arco e pontes em arco: forças de compressão;
  • pontes de viga: forças de flexão;
  • Pontes estaiadas e pontes suspensas: forças de tração.

O elemento de suporte é muitas vezes facilmente identificável (viga, arco ou cabo), mas existem estruturas onde as forças podem ser distribuídas entre vários elementos de suporte de diferentes classes. Estas são estruturas compostas. A Passerelle des Arts em Paris, por exemplo, é, portanto, uma ponte em arco e uma ponte em viga. A ponte Lézardrieux em sua versão de 1925 era uma ponte suspensa reforçada por cabos de sustentação.

As cinco famílias de pontes Pontes arqueadas

As pontes em arco são pontes pertencentes à classe das pontes em arco. Foram construídas em pedra por mais de 2.000 anos, o que lhes valeu a denominação usual de pontes de alvenaria. Em seguida, o concreto armado substituiu a pedra, mas rapidamente as pontes de metal, permitindo vãos maiores, substituíram as pontes em arco que permaneceram confinadas apenas a pequenos vãos .

Vários critérios podem diferenciar pontes em arco: a forma do arco , o tipo de encaixe do arco, o tipo de frente ou de trás. Assim, a abóbada pode ser semicircular (semicírculo perfeito), arco circular (segmento de arco), arco pontiagudo, cabo de cesta ou elipse. O dispositivo da abóbada, ou seja, o método de construção da abóbada, pode ser em espessura total, com vários rolos, por cúspides, com anéis justapostos. Os bicos podem ser triangulares, amendoados, retangulares ou circulares.

As pontes em arco cobrem vãos de 2 a 100 metros. Para vãos muito pequenos, bueiros sólidos e semicirculares em arco, utilizados principalmente como estruturas de descarga hidráulica, são estruturas bastante rústicas, mas constituem uma solução simples e robusta. Estruturas de abóbadas finas, feitas de concreto pré-fabricado ou elementos de metal, são frequentemente utilizadas para estruturas comuns com aberturas de até 9 metros, desde que a altura do aterro permaneça inferior a 7 metros e que a proporção de sua altura na abertura seja entre 0,6 e 1. Além das estruturas atualmente utilizadas na área de pontes em arco são feitas de concreto armado.

A maior ponte da Idade Média foi a de Trezzo , na Itália , construída em 1377 , cuja abertura de 72 metros superava em muito tudo o que havia sido feito até então. Foi destruído durante uma guerra local em 1416 . A ponte Vieille-Brioude sobre o Allier , na França, com sua abertura de 54 metros, tornou-se, por mais de quatro séculos, a maior abóbada do mundo. Desabou em 1822 , devido à falta de manutenção.

No XX th  século , a maior ponte de pedra construída no Ocidente é a ponte Syratal em Plauen , que tem um alcance de 90 metros. Ela ultrapassa em 5 metros a ponte Adolphe , conhecida como ponte Séjourné , construída sob o reinado do Grão-Duque Adolphe e colocada em serviço em 1903 . O advento de novas técnicas construtivas em aço, como pontes suspensas ou de concreto armado, marcou o fim abrupto da construção de pontes de alvenaria no mundo ocidental.

Na China , uma grande variedade de pontes de alvenaria foram construídas no XX º  século . O recorde absoluto foi alcançado em julho de 2000 com a ponte Dahne, na rodovia Jin-Jiao, na província chinesa de Shanxi , com vão de 146 metros.

Pontes de viga

As pontes de viga designam todas as pontes cujo membro de suporte de carga é uma ou mais vigas retas. Eles exercem apenas uma reação vertical em seus apoios intermediários ou finais e as forças geradas na estrutura são principalmente forças de flexão. Dois critérios permitem diferenciar as vigas: a forma ou o material, o cruzamento dos dois permite determinar um grande número de vigas. Existem quatro formas de vigas: vigas de teia sólida, vigas de caixa, vigas de treliça e vigas de corda de arco . O material constituinte da (s) viga (s) pode ser metal, concreto armado , concreto protendido , madeira ou, mais recentemente, materiais compósitos. Entre as pontes em viga de madeira, as pontes cobertas formam uma particularidade, uma vez que uma moldura de madeira e uma cobertura cobrem totalmente a estrutura. Aparecendo na XII th  século na Europa , principalmente na Suíça e na Ásia são desenvolvidos principalmente em Estados Unidos e Canadá no XIX th  século .

As vigas de metal podem ser posicionadas sob a estrada ou em qualquer um dos lados dela. As vigas de alma sólida são atualmente as mais utilizadas porque sua fabricação é relativamente fácil. As vigas em caixa têm melhor resistência à torção do que as vigas de teia sólida. As treliças, constituídos por barras horizontais de metal, vertical ou oblíqua, denominados quadros, foram amplamente usados em XIX th  século ou as pontes ferroviárias. Eles só são usados ​​hoje quando as restrições de construção não permitem a instalação de vigas sob a estrada. As vigas em arco não devem ser confundidas com as vigas em treliça de altura variável. Externamente, eles se parecem com ele, mas na verdade é um arco cuja viga de conexão inferior serve como um tirante.

As vigas de concreto armado são paralelas sob a pista, quase sempre com alma maciça, unidas transversalmente por paredes de concreto armado formando um espaçador . A cobertura (a laje) é uma laje de concreto armado que atua como corda de conexão superior das vigas. Dependendo das respectivas dimensões e dos métodos de ligação destes dois elementos, existem três tipos de tabuleiros de pontes em betão armado: o avental com lajes nervuradas, os tabuleiros tubulares (existe uma laje inferior para além da laje superior, também podemos falar do caixão) e conveses de laje maciça (não há viga). Essas pontes são lançadas no lugar. Muitas pontes de vãos moderados que cruzam estradas e rodovias são desse tipo. Vigas de concreto protendido são utilizadas para construir estruturas com vão de pelo menos 30 ou 40 metros. O leque de soluções inclui: lajes nervuradas, pontes com vigas protendidas por pós-tensionamento, pontes em caixão instaladas por empurrão e finalmente as construídas em consola, permitindo geralmente grandes vãos da ordem de 130 ou 140 metros, mas cujo campo de utilização se estende até 200 metros de vão principal e, excepcionalmente, até 300 metros.

A viga mestra faz a ponte em balanço , ou seja, composta por um vão em apoio aos vãos em balanço, dois elementos permitem vãos muito grandes. A maior ponte em viga é uma ponte de metal em balanço, a Pont de Québec , em Quebec , construída em 1917 e desde então detendo o recorde de vão com 549 metros. A maior ponte de viga de concreto protendido é a ponte Shibanpe, construída em 2005 na China .

Ponte em arco

Com a melhoria das propriedades do aço e das capacidades de design, surgem pontes em arco. Numa ponte em arco, o rio ou a brecha é atravessado de uma só vez por um único arco enquanto na ponte em arco o tabuleiro assenta em pilares intermédios. As pontes em arco combinam compressão com flexão. São caracterizados pelo fato de exercerem uma força oblíqua sobre os pilares tendendo a separar os pontos de apoio. Podem ser diferenciados de acordo com a natureza dos materiais da estrutura (metal, concreto armado, madeira), de acordo com a estrutura ou de acordo com a posição do tabuleiro (carregado, suspenso ou intermediário).

A estrutura permite diferenciar principalmente três tipos de pontes em arco:

  • as pontes embutidas em seus pontos de apoio. Essas estruturas só podem ser executadas se o solo for muito resistente, pois exercem impulsos significativos sobre seus encostos e o menor deslocamento destes coloca em perigo a estrutura;
  • as pontes articuladas nos dois pontos de apoio e no meio da abertura;
  • pontes articuladas em apenas dois pontos de apoio.

Outro tipo de ponte apareceu recentemente: CFST ( Concrete Filled Steel Tubular Arch Bridges ) que mistura vários tipos de estruturas e materiais. O arco dessas pontes é feito de uma treliça de tubos de metal preenchidos com concreto. Permitem vãos muito importantes para as pontes em arco, visto que as maiores ultrapassam os 400 metros de vão.

A ponte Chaotianmen na China , com um arco de treliça de metal, é a maior ponte em arco com um vão de 552  m . Segue-se a Ponte do Lupu , ponte cujo arco é um caixão de metal, com vão de 550 metros.

Pontes suspensas

As pontes suspensas têm a forma de uma estrutura composta por tabuleiro de aço ou concreto, garantindo a continuidade da via sustentada e a distribuição das cargas, e os elementos de sustentação: suspensores , cabos e postes . Os ganchos suportam o convés e transmitem as cargas para os cabos de suporte. Estas últimas, de aspecto parabólico, transmitem uma reação vertical nos postes e forças de tração nos cabos de retenção ancorados em blocos de ancoragem, exceto para as chamadas estruturas “auto-ancoradas” em que os cabos são ancorados na plataforma. No caso de estruturas com vãos múltiplos, as forças de tração induzidas pelas cargas rolantes são transmitidas aos cabos de retenção por cabos presos a selas ou carrinhos móveis no topo dos postes e chamados de “cabos de cabeceira”. Em geral, os cabos de retenção, localizados entre as ancoragens e os postes, não suportam nenhuma carga. Os suspensores verticais podem ser complementados com coberturas inclinadas para reduzir a deformação do convés.

As pontes suspensas, graças ao seu princípio de funcionamento e à qualidade dos materiais utilizados, permitem a travessia dos vãos mais importantes. A ponte Akashi-Kaikyō , uma ponte suspensa construída no Japão , é a ponte com o maior vão do mundo: 1.991  m .

Pontes estaiadas

As pontes estaiadas apresentam-se na forma de uma estrutura composta por tabuleiro de aço ou concreto e elementos de sustentação: postes, em aço ou concreto, trabalhando em compressão, e cabos inclinados, denominados cabos estaiada, trabalhando em tração. As pontes estaiadas são diferenciadas principalmente de acordo com o número de postes. Assim, é feita uma distinção entre pontes simétricas com três vãos, pontes com pilares únicos e pontes com vários vãos estaiados. A primeira família é a mais numerosa. Em tais pontes, os cabos de estai mais próximos aos abutments são chamados de cabos de estai de retenção. Eles dão à estrutura a maior parte de sua rigidez. No caso de estruturas com pilares simples, pode ser central, enquadrado por dois vãos de igual comprimento, ou então em posição deslocada. A estrutura pode ou não ser circundada por viadutos de acesso. As estruturas estaiadas com vários vãos permitem limitar, em comparação com uma solução mais convencional, o número de fundações que geralmente são caras.

O Viaduto Millau é a ponte com o maior deck estaiado do mundo: 2.460 metros e sete postes. Possui também o poste mais alto do mundo (343 metros) e o avental mais alto (270 metros). Ele cruza o Tarn na França . A ponte Rion-Antirion tem o segundo maior comprimento de deck estaiado com 2.352 metros. Ele cruza o istmo de Corinto perto de Patras , Grécia . A ponte Sutong na China tem a maior extensão do mundo desde30 de junho de 2008 : 1.088 metros.

A amplitude varia de acordo com o tipo

O gráfico ao lado mostra os intervalos de amplitude para os quais cada um dos tipos de pontes apresentados acima é o mais adequado. São ótimos financeiros, que podem ser questionados por razões estéticas ou técnicas.

As pontes em arco, ou de alvenaria, só aceitam vãos curtos desde o arco da ponte em Trezzo, Itália , construída em 1377 com uma abertura de 72 metros, detém o recorde mundial até o século 19.  século . Hoje o recorde é detido pela Ponte Danhe na China , com vão de 146 metros e apenas 18 pontes de alvenaria no mundo têm vão mais de 100 metros.

O recorde mundial de pontes em viga é conquistado pela ponte Rio-Niterói, no Brasil , construída em 1974 , com vão de 300 metros. Na França, a ponte Cornouaille em Bénodet (1972) detém o recorde com 200 metros de vão principal. Este é o método de construção mais popular para a faixa de 5 a 200 metros.

Particularmente adequada para vãos muito grandes, a ponte estaiada não está necessariamente ausente do campo de outros vãos. O recorde é detido pela Ponte Suzhou (ou Ponte Sutong) com 1.088 metros. Com vão de 100 metros até os 1.991 metros da Ponte do Estreito de Akashi (ou Ponte Akashi-Kaykio), a ponte pênsil é imprescindível quando é necessário atravessar brechas muito grandes.

Outras classificações

O caminho percorrido pode ser um critério de diferenciação. Estamos falando de uma ponte rodoviária ou rodoviária, uma ponte ferroviária ou uma ponte ferroviária , uma passarela , uma ponte de aqueduto , uma ponte de canal , uma ponte de avião ,  etc. A mobilidade ou não de partes da estrutura permite diferenciar pontes fixas de pontes móveis . Estas últimas incluem as pontes elevatórias , as pontes giratórias ou pontes balsas, cuja estrutura metálica permite a passagem de veículos e pessoas de uma margem a outra em um barco por translação horizontal. As pontes levadiças e as pontes flutuantes também se enquadram na categoria de pontes móveis.

Uma ponte provisória permite dar uma solução provisória para a travessia de um curso de água ou para a diferença de nível de uma encruzilhada, relativamente utilizada no domínio da engenharia militar  : as pontes de Bailey ou certos “tobogãs” são exemplos.

Uma ponte habitada permitiu a Idade Média a alguns utentes de habitação, garante de forma mais geral certas funções relacionadas com a cidade.

Projeto

O projeto de uma ponte geralmente faz parte de uma abordagem geral de projeto rodoviário ou ferroviário , levando em consideração as restrições ambientais e funcionais cada vez mais detalhadas em cada nível de progresso. Às quatro etapas principais de um projeto, a saber, os estudos preliminares, o anteprojeto, o projeto e o local correspondem para uma ponte as seguintes etapas: escolha das famílias de soluções e pré-dimensionamento, em seguida, anteprojeto da obra de arte, projeto e finalmente realização. Dependendo do ambiente, a escolha da estrutura pode influenciar o próprio projeto.

Localização e características da estrutura

A localização de uma estrutura de engenharia é frequentemente imposta pelo projeto de infraestrutura , exceto no caso de cruzamentos de brechas com características particulares onde a escolha entre várias soluções de roteamento depende essencialmente da escolha da estrutura. Se o percurso não incluir nenhuma obra excepcional, o peso financeiro das pontes é, em princípio, baixo em comparação com o da terraplanagem . Caso contrário, a localização da estrutura e a escolha do seu tipo devem ser cuidadosamente consideradas de forma a otimizar todas as restrições ambientais, técnicas e financeiras. Assim, a análise das travessias do vale do Tarn em Aveyron (França) ou do vale do Loing no Loiret para a autoestrada A19 , conduziu à construção das estruturas mais longas da sua categoria a nível nacional, viaduto multi-estadas para um e ponte mista aço-concreto para o outro.

As características geométricas dependem essencialmente da natureza da via transportada, mas podem ser ligeiramente modificadas, de forma a simplificar o desenho da ponte, a melhorar o seu funcionamento mecânico ou a oferecer maior liberdade na escolha de um tipo de estrutura cujo modo de execução tem requisitos. Como uma regra geral, as grandes estruturas devem, tanto quanto possível, ser projectada linear: uma polarização, mesmo moderada, complica a realização e induz uma operação mecânica, que pode desviar-se significativamente a partir dos modelos de cálculo da resistência dos materiais. Habitual, especialmente quando trata-se de grandes estruturas construídas em fases. Com o avanço da execução das obras de terraplenagem , pode surgir a questão do comprimento , ou mesmo da substituição da ponte por um talude , na ausência de grandes constrangimentos estéticos ou hidráulicos , sobretudo do ponto de vista económico. No entanto, um aterro neutraliza uma faixa de terreno quanto maior for sua altura, o que pode causar problemas se o terreno em questão tiver um alto valor agrícola. Portanto, é preferível projetar um viaduto com vãos moderados.

Dados ambientais

Topografia

Estabelecer o levantamento topográfico mais preciso possível é o primeiro passo. A área levantada deve ser grande o suficiente para primeiro considerar todas as possibilidades de obras, e depois para definir as possibilidades de acesso, as áreas disponíveis para instalação no local, armazenamento ou qualquer outra instalação acessória.

Hidráulica e meio ambiente

No caso de travessia de um curso de água , o regime hidráulico deve ser perfeitamente definido: frequência e magnitude das cheias , escoamento sólido , eventual transporte de corpos flutuantes susceptíveis de atingir os pilares . Na abordagem moderna do projeto de pontes, um estudo hidráulico é geralmente realizado a montante. Na França, o objetivo deste estudo é avaliar o impacto da construção da obra sobre os recursos hídricos, o meio aquático, a vazão, o nível e a qualidade da água, mas também compreender o impacto do curso d'água na estrutura e determinar todos os os dados necessários à sua concepção e dimensionamento e das respectivas instalações. Deve também definir medidas para proteger os ecossistemas aquáticos e a qualidade dos recursos hídricos.

A presença de uma estrutura ao longo de um curso de água introduz uma queda de pressão singular, influenciando a altura da água e a velocidade do fluxo. A contrapartida desta dissipação de energia é, para a estrutura, uma força de arrasto que, em caso de resistência insuficiente da estrutura, pode levar à sua ruína. As pontes de alvenaria tinham pilares muito maciços. Os vazios ( brânquias ) que foram feitos no tímpano permitiram um fácil escoamento da água e, assim, reduziram a carga hidráulica na estrutura.

A ponte agora está projetada para uma chamada inundação de projeto, então o projeto é verificado para uma inundação maior. A ponte deve, portanto, limitar os seus impactos hidráulicos aos valores admissíveis para a inundação de referência do risco de inundação, nomeadamente o PHEC (Água Mais Alta Conhecida) se o valor do caudal corresponder a um período de retorno de pelo menos cem anos. Deve-se também verificar que nenhum agravamento do risco de inundação é possível pela presença da estrutura ou seu rompimento durante inundações excepcionais que excedam a inundação de projeto. Um valor de taxa de fluxo correspondente a um período de retorno entre 200 e 500 anos é geralmente usado para esta verificação. Além dos choques, o maior perigo para as pontes modernas reside nos desabamentos, que no passado eram a causa mais comum de desabamentos de pontes sobre um curso de água , como foi o caso da Pont de Tours ( França ) em 1978 . As modernas técnicas de fundação permitem evitar este tipo de acidente, mas o conhecimento da possível altura de lavagem nas proximidades dos apoios é fundamental para a sua medição. Para minimizar esses riscos, mas também para reduzir custos, os projetistas geralmente limitam o número de suportes de água.

Geotech

O reconhecimento geotécnico é feito primeiramente a partir de um mapa geológico e ajuda a fazer a primeira escolha do tipo de estrutura. Algumas pesquisas são então feitas à direita do potencial suporte. Eles incluem perfuração de testemunho com amostragem, testes de pressurímetro e testes de penetrômetro . Esses elementos devem permitir a fixação definitiva do desenho da estrutura. Atenção especial deve ser dada à possível presença de falhas ou cársticos no subsolo, que podem contribuir para o enfraquecimento, ou até mesmo para a ruína da estrutura.

Dados funcionais

Os dados funcionais a recolher para dimensionar correctamente a estrutura são: a planta da via, a secção transversal, eventualmente tendo em conta o alargamento posterior, a secção longitudinal , as cargas de funcionamento (normais e excepcionais); o livro de folgas e aberturas (rodoviário, ferroviário, hidroviário), a qualidade arquitetônica, restrições de construção.

O tráfego induzido nas pontes rodoviárias carrega cargas verticais, forças horizontais, cargas de fadiga, ações acidentais, ações nas grades e taludes de estoque. Os peões e os veículos de duas rodas geram os mesmos efeitos, mas só são formalmente considerados no contexto das obras a eles dedicadas ( passarelas ) ou partes de obras. Para a Europa , a norma europeia EN 1991-2, Eurocódigo 1 , define os métodos para levar em consideração esses encargos operacionais. Definidos o número e a largura das faixas de tráfego, são considerados quatro modelos de carregamento dinâmico: sistema principal (modelo 1), controle local (modelo 2), comboios excepcionais (modelo 3) e crowdloading (modelo 4). Em relação às pontes ferroviárias, cinco modelos de carregamento são fornecidos na norma EN 1991-2.

Dimensionamento

O dimensionamento da ponte envolve o pré-dimensionamento dos elementos principais da estrutura (fundações, suportes, elementos de suporte de carga), aplicando as regras de resistência dos materiais, em seguida, verificando a estrutura e partes da estrutura para limitar os estados sob certas condições de carga padrão.

Fundações

Dependendo da capacidade de carga do solo onde os apoios estão localizados, o projetista terá que escolher entre fundações rasas ou profundas . As fundações rasas repousam no solo ou estão frouxamente embutidas nele. Eles funcionam graças à resistência do solo em que estão baseados. As fundações profundas geralmente passam por solo pobre e estão embutidas em solo consistente. Eles funcionam por fricção lateral do solo contra seus elementos. Medidas adicionais podem ser tomadas para fortalecer a capacidade de suporte do solo, como a injeção de argamassa de cimento no solo. A qualidade e precisão dos estudos geotécnicos são, portanto, essenciais para projetar corretamente as fundações de uma estrutura.

Apoia

Os pilares atuam principalmente na compressão, mas também na flexão sob a ação dinâmica do vento sobre o convés e outros elementos da superestrutura da ponte, em particular para pontes altas. Após os pilares de pontes de alvenaria pontes em arco e obras de baterias de metal do XIX °  século , as baterias modernas são geralmente em concreto armado. Alguns deles podem ser protendidos verticalmente em uma seção ou em toda a sua altura, justamente para combater essas forças de flexão. O dimensionamento consiste portanto em definir, em função das cargas aplicadas, a secção da estaca bem como a natureza e os arranjos das armaduras de aço.

Elementos de suporte de carga

Para pontes de vigas , a altura das vigas é um parâmetro importante. Diversas considerações devem ser levadas em consideração para seu dimensionamento de acordo com a natureza dos materiais. No caso de vigas pré- fabricadas de concreto protendido , se sua altura for muito grande, podem perder estabilidade, quando ainda não estão fixadas, e apresentar muita resistência ao vento . Por outro lado, a redução da altura leva rapidamente a um aumento considerável das quantidades de aço de protensão e até mesmo das seções de concreto. Para vigas de ponte de metal, o número de vigas condiciona diretamente sua altura. Desde o início dos anos 1990 , a tendência tem sido a redução do número de vigas sob a faixa de rodagem, mas a adoção de uma estrutura de duas vigas não é sistemática. Muitos parâmetros como o peso do aço , transporte ou montagem podem funcionar a favor de uma estrutura com mais de duas vigas.

Para as pontes suspensas , originalmente, o estudo da ponte era o do cabo isolado, sendo as maiores forças neste cabo as da carga total e o seu cálculo era imediato. Com a associação cabo - viga de rigidez, o estudo ficou mais complexo. Neste caso, o cabo é um funicular das cargas que lhe são transmitidas pelos ganchos e cujos lados são tangentes a uma parábola. Para a viga de rigidez (tabuleiro), a seção é geralmente constante e o momento fletor máximo está localizado a cerca de um quarto (25%) do vão.

Para pontes estaiadas , o tamanho do tabuleiro é ditado pelas tensões de flexão transversal, pela absorção das forças pontuais na zona de ancoragem dos cabos de estai e, no caso de tabuleiros suspensos axialmente, pela limitação de deformação na torção sob o efeito de cargas operacionais excêntricas.

Limite de verificação de estado

Ao longo da sua vida útil, uma estrutura deve apresentar segurança suficiente para, por um lado, evitar a sua ruína ou de um dos seus elementos e, por outro lado, impedir comportamentos em serviço que possam afectar a sua durabilidade, o seu aspecto ou o conforto de usuários. A verificação das estruturas é assim feita por cálculo nos estados limites. As verificações devem ser feitas para todas as situações de projeto e todos os casos de carga apropriados, para dois tipos de estados limites: o estado limite de utilização (SLS) e o estado limite último (ULS).

Os Estados Limites de Serviço correspondem às condições da estrutura que causam danos limitados ou a condições além das quais os requisitos de utilização especificados para a estrutura ou um elemento da estrutura não são mais atendidos (operação da estrutura, estrutura ou elementos estruturais, conforto pessoal, aspecto da construção). Eles se relacionam com os critérios atuais de uso: deformações, vibrações , durabilidade . Excedê-los pode causar danos à estrutura, mas não sua ruína. Dizem respeito à limitação de tensões, ao controle de fissuras, à limitação de deflexões .

Os Estados Limites Finais dizem respeito à segurança de pessoas, estruturas e propriedades. Eles possivelmente incluem estados anteriores a um colapso ou falha da estrutura. Eles correspondem à capacidade de carga máxima da estrutura ou de um de seus elementos pela perda de equilíbrio estático , falha ou deformação plástica excessiva ou instabilidade da forma ( flambagem, etc.). As verificações do estado limite final cobrem flexão, cisalhamento , torção, puncionamento e fadiga.

Modelagem de estruturas

As pontes estão sujeitas a ações dinâmicas caracterizadas por parâmetros que variam ao longo do tempo. As cargas rodoviárias ou ferroviárias se enquadram principalmente nesta categoria: as tensões que induzem nas seções do convés são funções do tempo que dependem, entre outras coisas, das características de vibração e amortecimento dos veículos pesados ou trens e do convés. Os modelos aplicados são calibrados para englobar os efeitos dinâmicos do tráfego real. Os efeitos do vento ou terremotos são mais difíceis de entender, especialmente para estruturas flexíveis como pontes de cabos. Portanto, muitas vezes é necessário recorrer à modelagem numérica ou física da estrutura ou de uma das partes da estrutura para definir esses efeitos e especificar as disposições construtivas que deles resultam. O primeiro passo na análise dinâmica numérica de uma estrutura é criar um modelo representativo. Este modelo é geralmente desenvolvido usando programas gerais de cálculo baseados no método dos elementos finitos. Assim, um tabuleiro em forma de viga em caixa, com uma secção que pode ser considerada indeformável, é frequentemente modelado com barras. Por outro lado, aventais com baixa inércia torcional devem ser objeto de um modelo que reflita o mais fielmente possível as peculiaridades do funcionamento mecânico do avental. Em seguida, a estrutura é submetida a tensões aleatórias.

Os modelos físicos permitem uma representação visual dos efeitos. Dependendo do campo de estudo, diferentes ferramentas são utilizadas. Assim, o efeito de terremotos em uma estrutura ou em suas fundações é frequentemente estudado usando uma centrífuga na qual o modelo é posicionado. O fator de redução de escala do modelo é igual à aceleração centrífuga aplicada a ele, que pode ser de até 200 g . Os terra massas devem ter as mesmas características mecânicas como as dos fundos em que a estrutura será localizados. O efeito do vento é, por sua vez, estudado num túnel de vento , uma instalação do mesmo tipo que as utilizadas para o estudo de aeromodelos . O viaduto Millau , exposto a ventos fortes, foi estudado em particular no túnel de vento climático CSTB em Nantes . O efeito da ponte sobre as correntes sedimentológicas requer a utilização de um canal hidráulico no qual são restaurados os fundos marinhos dos trechos a montante e a jusante da estrutura. Quanto aos terremotos, é necessário que os agregados usados ​​para o modelo sejam perfeitamente semelhantes aos do terreno estudado.

Terminologia

Uma ponte consiste em três partes distintas:

  • o convés , estrutura na qual o movimento é feito em nível ou com declive suficientemente baixo para ser admissível por pedestres, animais ou veículos (carros, trens, aviões, etc.) entre suas duas extremidades. O tabuleiro é constituído por um ou mais vãos que fazem parte da ponte entre os pilares ou entre um cais e um encontro . No caso de pontes pênseis e pontes estaiadas , o tabuleiro é sustentado por ganchos ou cabos estaiados fixados em postes;
  • os suportes que suportam o tabuleiro: encontros em ambas as extremidades e pilares intermédios ou pilares de apoio se o tabuleiro não for contínuo;
  • as fundações que permitem a transmissão de forças da estrutura ao solo.

O diagrama ao lado representa uma ponte com uma viga reta contínua sobre suporte. As seguintes definições adicionais podem ser fornecidas:

  • a abertura é o espaço livre entre as pilhas;
  • a abertura total é a distância entre as paredes retas (pilares) dos encontros;
  • a tiragem de ar é a altura livre sob a estrutura;
  • o medidor de navegação é o espaço livre necessário para passar por baixo ou por cima da estrutura.

Construção

A execução de uma ponte inclui, cronologicamente, a instalação do local, a terraplanagem geral, depois a construção das fundações, contrafortes, pilares e por último os elementos de suporte (tabuleiro, arco ou suspensão). As técnicas utilizadas para cada fase variam de acordo com os materiais utilizados e a configuração das instalações, com mais ou menos recurso à pré-fabricação. Uma breve visão geral das técnicas mais utilizadas é fornecida a seguir por tipo de estrutura.

Pontes arqueadas e pontes em arco

As pontes em arco em alvenaria ou betão armado , tal como as pontes em arco em certa medida , são construídas por meio de ganchos . Estes andaimes permitem oferecer um suporte temporário aos materiais que constituem a abóbada ou o arco, desde que a estrutura não tenha coesão própria, garantindo ao mesmo tempo que a geometria da curva interna do arco corresponda à projectada pelos criadores . A madeira é o material que foi usado principalmente para estabelecer esses andaimes, mas outros materiais foram usados: estrutura de metal, trilhos curvos, grade e estrutura, estrutura de tubo removível, vigas de metal. Vários métodos de construção da abóbada foram utilizados: construção por espessuras sucessivas, conhecida como construção por rolos, e construção por seções. A construção por rolos, já utilizada pelos romanos, tem a vantagem de homogeneizar a espessura das juntas entre a face superior e a face inferior , nomeadamente no caso das abóbadas de tijolo. No entanto, alguns autores desaconselham, culpando-o pela má distribuição da carga, o primeiro rolo carregando quase tudo, os outros tendo apenas a função de bloqueio. A construção por secções consiste em dividir a abóbada em secções reservando juntas vazias em determinados locais chave, o que permite evitar ou pelo menos limitar a fissuração da abóbada.

Certas fases são críticas, como a descentralização em particular. Quando uma abóbada é concluída e assenta no seu suspensor, carrega este suspensor com bastante força e é difícil desmontar a madeira sem correr o risco de assentamento significativo numa altura em que a argamassa ainda não endureceu. Vários métodos têm sido usados ​​para esta fase, sendo o mais recente o uso de macacos.

Além do método de construção em arco , as pontes em arco também podem ser construídas por cantilever. Tal como acontece com as pontes de viga, o arco é construído em seções que são colocadas no lugar por cabos de sustentação usando guindastes. Outro método, mais raro, consiste em construir o arco verticalmente, pela metade, e depois abaixá-lo em rotação na junta até o nível de um suporte.

Pontes de viga

A construção de pontes com vigas de concreto armado inclui a instalação no local, andaimes e formas , reforço e concretagem. O andaime é o de um pavimento para lajes maciças, pontes de fundo plano, vigas nervuradas planas, ou seja, um sistema de escoras e vigas que suportam as placas de cofragem, ou sobre o fundo do molde das nervuras.

As pontes metálicas com uma viga sólida ou em caixa sob a faixa de rodagem são mais frequentemente feitas com grandes elementos, executados na fábrica, transportados por rio e colocados no lugar usando tesouras flutuantes poderosas para estruturas que o permitem ou transportadas por comboios terrestres ou ferroviários excepcionais para outros. A montagem é realizada por soldagem no local. Outra solução interessante consiste em realizar a montagem no local com parafusos de alta resistência, apertados a um valor pré-determinado por meio de chaves de impacto pneumáticas, permitindo desenvolver uma pré-carga de montagem transversal semelhante à dos rebites . A estrutura é então colocada no lugar por lançamento, uma operação que consiste em puxar toda ou parte da estrutura de suporte fazendo-a rolar sobre rolos ou deslizar sobre corredores.

As pontes de concreto protendidas são mais baratas e rápidas de construir. Eles podem ser construídos por cantilever, ou lançando ou empurrando. No primeiro caso, a ponte é construída em seções, chamadas aduelas , a partir dos pilares. Estes podem ser pré-fabricados e montados por grua ou fundidos por meio de ganchos autolançáveis constituídos por vigas metálicas apoiadas nos pilares finais e que permitem suportar o peso do concreto do vão a ser produzido. Após a pré-tensão, todo o arco é movido para o vão vizinho. No caso do lançamento, todo o deck é pré-fabricado em uma área de pré-fabricação e, em seguida, encaminhado para sua localização final. Isso pode ser feito usando um gancho de lançamento ou empurrando, usando macacos.

Pontes de cabos

A construção de pontes pênsil e de pontes estaiadas apresenta uma dificuldade comum: a instalação e tensionamento de cabos ou estaiadas. Para pontes suspensas , os cabos são compostos por cordões que são colocados separadamente e depois montados em cada extremidade. As linhas são então trazidas, uma a uma, cada uma para o seu lugar, graças a uma polia móvel. Por fim, o tabuleiro é construído simetricamente a partir de cada suporte, para garantir a distribuição da carga nos cabos. Para as pontes estaiadas , existem duas opções: a tensão dos cabos estaiados é ajustada após a conclusão do tabuleiro ou os cabos estaiados são ajustados diretamente, durante a fase de construção, para que a sua tensão final seja obtida de uma só vez após a instalação dos os cabos, equipamentos. Esta segunda opção é geralmente mantida apenas para as pontes de viga em caixão de concreto, devido ao baixo peso das superestruturas em comparação com o do tabuleiro.

Patologia e reparo

Patologia

Assim que são colocadas em serviço, as pontes estão sujeitas a múltiplas tensões e ataques que podem causar problemas. Quanto mais velha a ponte, maior o risco de aparecimento de distúrbios. Mas, às vezes, tensões repetidas, como tráfego além dos limites considerados durante o projeto, podem levar a distúrbios rapidamente.

Pontes de alvenaria

As obras de alvenaria geralmente permanecem em bom estado por muito tempo. São estruturas muito robustas, mas o rompimento das vedações leva lentamente à degradação pela água dos materiais que constituem a alvenaria. Podem-se encontrar desarticulações entre pedras ou assentamento de apoios, devido a fundações precárias em sítios aquáticos (daí a importância da manutenção para perpetuar as estruturas). Finalmente, também existem problemas de resistência insuficiente das estruturas à flexão ou cisalhamento .

Pontes de metal

O aço é atacado por oxidantes ambientais . A maioria das patologias que os afetam são conhecidas hoje. Existem problemas de corrosão em estruturas metálicas cuja pintura foi mal conservada. Rachaduras por fadiga também são observadas em certos tabuleiros ortotrópicos. As rachaduras devem ser reparadas. Nos casos mais críticos, a estrutura deve ser substituída. A repintura regular também é imperativa.

Pontes de concreto armado

Os materiais de concreto e aço sofrem fenômenos naturais de envelhecimento. Eles funcionam muito bem em um ambiente estável, mas imersos em um ambiente agressivo, certas reações químicas devido à presença de dióxido de carbono e cloretos levam naturalmente à degradação. Assim, a causa primária da doença é a corrosão das armaduras de concreto , quando os revestimentos são mal respeitados, ou em resposta a ataques devido a sais de manutenção de inverno .

Observamos também patologias do concreto com a reação alcalina de estruturas datadas das décadas de 1970 e 1980, a reação do sulfato interno: é um inchaço do concreto devido ao aquecimento excessivo durante a sua pega. O congelamento e o descongelamento também causam a fragmentação do concreto, por exemplo, em cornijas ou suportes de barreiras de segurança .

Pontes de concreto protendido

A corrosão de cabos de protensão em estruturas de concreto protendido é a falha mais comum. Numerosas obras na Grã-Bretanha foram confrontadas na década de 1980 com esse problema. Uma pequena ponte (Ynys-y-Gwaes) desabou no rio em4 de dezembro de 1985, devido à corrosão dos cabos de protensão que não foram protegidos de forma satisfatória. Esses eventos não foram devidamente previstos. Hoje, as técnicas permitem que os cabos sejam protegidos dentro de bainhas, com reinjeção controlada para que as forças de protensão sejam duradouras.

Fundações

O rompimento de fundações por recalque por rompimento do subsolo de sustentação ou por erosão por fluxo de água é uma patologia comum a todos os tipos de pontes. Na França , um exemplo ligado aos perigos naturais é o do colapso, o25 de fevereiro de 2007, da ponte do rio Saint-Étienne na Ilha da Reunião . Na verdade, o rio transbordado cavou o solo de fundação para um píer da ponte. Isso acabou cedendo e todos os vãos caíram sucessivamente.

Técnicas de reparo

Pontes de metal

Qualquer reparo de uma estrutura deve ser precedido por um diagnóstico da estrutura e dos distúrbios encontrados. Todas as técnicas e métodos de construção das estruturas são utilizados na reparação, quer na oficina de preparação dos elementos, quer no local para ligar esses elementos à estrutura existente.

Para a substituição de elementos danificados, deve-se instalar uma estrutura de suporte provisória para evitar que a substituição de uma barra ou tela de arame prejudique a estrutura. Uma estrutura de metal pode ser reforçada aumentando a seção de seus elementos mais fracos, adicionando um perfil ou uma folha . Para estruturas rebitadas muito tensionadas, os rebites mais danificados devem ser substituídos, para aqueles que são soldados , são utilizadas técnicas específicas.

Pontes de alvenaria ou concreto

O tratamento de fissuras em betão ou em ponte de alvenaria pode ser feito de várias formas: quer por injecção de um selante que proporcione uma ligação mecânica e / ou impermeabilizante, quer por calafetagem, que consiste na selagem das mesmas numa determinada zona. Profundidade por um produto flexível, ou por ponte e proteção localizada ou finalmente por proteção generalizada como com o concreto projetado.

Fim da vida

A vida útil das pontes é de 46-76 anos para pontes de aço, 47-86 anos para pontes de concreto armado. Como resultado da manutenção regular, reparos e modificações importantes, as peças das pontes de aço podem sobreviver por 100 anos ou mais. A primeira ponte de concreto protendido dos Estados Unidos só foi concluída em 1951, e foi a construção da rodovia interestadual que levou ao predomínio de pontes rodoviárias de concreto nos Estados Unidos. Seis fatores, além do clima, influenciam a vida útil das pontes: (1) inundação; (2) fogo; (3) vento; (4) limpeza da base; (5) guerra e (6) colisão. Ultrapassando todos eles, com o aumento do tráfego e mudanças nas demandas sociais, a obsolescência funcional, e não o tempo, torna qualquer tipo de ponte obsoleto muito antes de sua estrutura falhar. A prática é que as pontes de aço sejam descomissionadas, não porque as vigas cheguem ao fim de sua vida estrutural, mas por causa da obsolescência funcional. Alterar o volume de tráfego, cargas ou padrões pode exigir uma ponte mais larga, mais forte, mais alta e mais longa. Freqüentemente, as principais vias de tráfego divergem da ponte. Em áreas remotas, onde os esforços de preservação histórica os salvaram, muitas pontes de aço não são desconstruídas , mas deixadas no local, fechadas ao tráfego. Em alguns casos, com pontes menores, a superestrutura é reutilizada em outro local, onde a estrutura da ponte antiga é suficiente para o tráfego local. É um reaproveitamento positivo de vigas de aço. Se não forem deixados no local ou reaproveitados, visto que podem ser matéria-prima para a produção de aço novo, as vigas obsoletas são recicladas . As opções para pontes de concreto ou alvenaria são menos extensas.

Para a construção inicial de projetos equivalentes para um determinado local, uma ponte de concreto armado (aço) geralmente tem menos efeitos ambientais do que uma ponte de aço. A incerteza da vida útil da ponte e as incertezas relacionadas nos dados tornam difícil fazer comparações anuais com base nos efeitos ambientais. As taxas favoráveis ​​de reutilização e reciclagem da ponte de aço podem resultar em menores efeitos ambientais anualizados. Em aplicações particulares, no entanto, um material pode ser preferido em relação ao outro devido a critérios técnicos, estéticos ou econômicos, independentemente dos efeitos ambientais gerais.

Grandes desastres de ponte

As pontes são estruturas constituídas por elementos físicos montados para uma função prática. Esses elementos interagem e, em certos casos, um ou mais deles podem estar defeituosos ou o próprio sistema mecânico pode não cumprir mais a função que dele se espera e levar à destruição da estrutura como um todo. Assim, grandes desastres de pontes ocorreram no passado, às vezes causando um grande número de vítimas.

Se as pontes de madeira e as de pedra , as mais antigas, frágeis por concepção e nem sempre realizadas em boas condições, muitas vezes ruíram ou foram destruídas por fenômenos naturais como os desastres de invernos rigorosos ou incêndios, poucos desses desastres permaneceram em humanos memória. Sabe-se que apenas a Sterling Bridge na Escócia em 1297 ou o primeiro grande incêndio na London Bridge em 1212 causaram um grande número de vítimas.

Os desastres mais espetaculares dizem respeito principalmente a pontes de metal . Para alguns dos ressonância fenômenos do trabalho ter sido incriminado. Este é particularmente o caso da ponte Angers na França em 1838 , da ponte de São Petersburgo em 1905 e da ponte Tacoma (Estados Unidos) em 1940 . A experiência moderna, em vez disso, apresentou falhas materiais ou fenômenos físicos particulares, como o acoplamento aeroelástico convés-vento para a ponte de Tacoma. Para muitos, os fenômenos naturais (tempestades, terremotos ou deslizamentos de terra) estão na origem dos desastres.

O desabamento da Ponte Morandi é uma falha de uma estrutura de concreto protendido estaiada.

Na maioria dos casos, as causas podem ser encontradas em uma falha nos materiais ou na estrutura. O erro humano está sistematicamente presente, seja por uma falha de projeto, seja no nível de implementação ou, finalmente, por falta de monitoramento ou alerta.

Pontes notáveis

Pontes grandes

As grandes pontes são caracterizadas por seu comprimento , altura ou vão total .

Comprimentos maiores
Pontes mais longas (classificadas por seu comprimento total)
Ponte Danyang-Kunshan (164 800  m ) • Grande Ponte Weinan Weihe (79 732  m ) • Via expressa Bang Na (54.000  m ) • Calçada do Lago Pontchartrain (38.422  m ) • Ponte Manchac Pântano (36.710  m ) • Ponte Hangzhou Bay (36.000  m) ) • Ponte Runyang (33.660  m ) • Ponte Donghai (32.500  m ) • Ponte do Pântano Atchafalaya (29.290  m ) • Ponte Tianjin Binhai Mass Transit nº 1 (25.800  m ) • Ponte-Túnel da Baía de Chesapeake (24.140  m )
Vãos maiores
Tipo de pontes As maiores pontes (classificadas por seu vão principal)
Ponte suspensa Akashi-Kaykyo (1.991  m ) • Xihoumen (1.650  m ) • Ponte East Great Belt (1.624  m ) • Ponte Yi Sun-sin (1.545  m ) • Ponte Runyang (1.490  m ) • Quarta ponte Nanjing (1.418  m ) • Ponte Humber (1.410  m ) • Ponte Jiangyin (1.385  m ) • Ponte Tsing Ma (1.377  m ) • Ponte Verrazano (1.298  m )
Ponte estaiada Ponte Yavuz Sultan Selim (1408  m ) Ponte Russky (1104  m ) • Ponte Sutong (1088  m ) • Ponte Stonecutters (1018  m ) • Ponte Edong (926  m ) • Ponte Tatara (890  m ) • Ponte da Normandia (856  m ) • Ponte Jingyue (816  m ) • Ponte Incheon (800  m ) • Ponte Zolotoï Rog (737  m ) • Ponte Chongming (730  m )
Ponte em arco de metal Chaotianmen (552  m ) • Lupu (550  m ) • New River Gorge Bridge (518  m ) • Bayonne Bridge (504  m ) • Harbour Bridge (503  m ) • Wushan (460  m ) • Mingzhou (450  m ) • Zhijinghe (430  m ) • Xinguang (428  m ) • Caiyuanba (420  m )
Ponte de arame Ponte Quebec (549  m ) • Ponte Forth (521  m ) • Ponte Minato (510  m ) • Ponte Commodore Barry (501  m ) • Conexão Crescent City (480  m ) • Ponte Howrah (457  m ) • Ponte Memorial dos Veteranos (445  m) ) • Tokyo Gate Bridge (440  m ) • San Francisco-Oakland Bay Bridge (427  m ) • Ikitsuki (400  m )
Ponte em arco de concreto Ponte Wanxian (425  m ) • Ponte Krk (390  m ) • Ponte Zhaohua (364  m ) • Ponte Jiangjiehe (330  m ) • Desvio Hoover Dam (329  m ) • Ponte Yongjiang (312  m ) • Ponte Gladesville (305  m ) • Ponte da Amizade (290  m ) • Ponte do Infante D. Henrique (280  m ) • Ponte Bloukrans (272  m )
Ponte de viga de concreto protendido Ponte Shibanpo (330  m ) • Ponte Stolmasundet (301  m ) • Ponte Raftsundet (298  m ) • Ponte Sundoy (298  m ) • Ponte Humen-2 (270  m ) • Ponte Sutong-2 (268  m ) • Ponte Honghe (265  m ) • Ponte Gateway-1 (260  m ) • Ponte Varodd (260  m ) • Ponte Gateway-2 (260  m )
Algumas pontes de grandes vãos:

Pontes registradas ou classificadas

Determinadas obras de grande interesse histórico, artístico e arquitetônico são protegidas em nível internacional ou nacional para alguns países.

Património Mundial

A Lista do Patrimônio Mundial é estabelecida pelo Comitê do Patrimônio Mundial da Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO). O objetivo do programa é catalogar, nomear e conservar os chamados sítios culturais ou naturais de importância para o patrimônio comum da humanidade . O programa foi fundado com a Convenção sobre a Proteção do Patrimônio Mundial, Cultural e Natural , que foi adotada na Conferência Geral da UNESCO sobre16 de novembro de 1972. 186 Estados membros ratificaram a convenção (abril de 2009). Em 2018, esta lista do Patrimônio Mundial incluía 1.092 propriedades, mas poucas pontes foram inscritas nela. A Bósnia e Herzegovina tem dois locais: a Ponte Mehmed Pasha Sokolovic de Višegrad (2007) e o distrito da Ponte Velha na cidade velha de Mostar (2005). Em Espanha, está inscrita a Ponte da Biscaia (2006). Na França, duas estruturas estão registradas: a Pont du Gard e a Pont d'Avignon . No Reino Unido, a ponte do canal Pontcysyllte (2009) está registrada.

Algumas pontes listadas como Patrimônio Mundial: Patrimônio dos Estados Unidos

O patrimônio histórico americano, protegido pela lei conhecida como National Historic Preservation Act, promulgada em 1966 , destina-se a inventariar os locais de interesse. Hoje, dezenas de milhares de lugares estão listados nos Estados Unidos. Existem três níveis de classificação: simples registo no Registo Nacional de Locais Históricos que proíbe a destruição do edifício e oferece subsídios locais para a manutenção do edifício, património reconhecido de importância nacional que também está registado no Registo Nacional de Locais Históricos e benefícios de subsídios federais e do National Historic Landmark que diz respeito a 2.500 edifícios importantes, como edifícios de capitais, museus, residências de governadores, etc. A ponte de Brooklyn (Nova York) está, portanto, registrada nesta lista.

Herança nacional francesa

Entre 42.000 monumentos, 939 pontes são classificadas como monumentos históricos na base de Mérimée pelo Ministério da Cultura da França , Diretoria de Arquitetura e Patrimônio .

Algumas pontes registradas com o patrimônio nacional:

Nas artes

Pintura

Além da praticidade das pontes, a elegância e a fama evocadas por essas obras têm servido de inspiração para muitos pintores ao longo do tempo e nos quatro cantos do mundo. Suas arquiteturas particulares, muitas vezes complexas, e os muitos materiais usados ​​dão origem a efeitos de luz que os pintores foram capazes de capturar.

Encontramos muitas representações de pontes na corrente impressionista que tenta compartilhar conosco emoções sentidas através de elementos do cotidiano, artistas como Claude Monet , Vincent van Gogh ou William Turner , grandes figuras dessa corrente artística, pintaram muitas telas com pontes. Podemos citar como exemplo a pintura de Claude Monnet Nymphéas, harmonia verte , inspirada no seu jardim em Giverny , que apresenta uma passarela denominada ponte japonesa sobre um riacho coberto de nenúfares, e que revela a serenidade e toda a tranquilidade deste. jardim de água. Camille Pissarro e depois Paul Cézanne reconstituíram cenas da vida em torno de pontes, em paisagens rurais ou urbanas como Le Pont Boieldieu em Rouen .

Na mesma linha, agora artistas famosos como Hokusai ou Hiroshige pintaram muitas pontes durante suas viagens. Se certas obras são parte integrante de paisagens marcantes, esses pintores não as ignoraram e não esconderam a admiração por essas construções. Assim, Hiroshige produziu uma importante coleção de obras, incluindo pontes pitorescas durante suas viagens no Japão , notavelmente com a série das 53 estações Tōkaidō .

As pontes da cidade de Veneza a partir do XVIII °  século foram imortalizadas por Canaletto através dos canais de panoramas que contribuíram para sua fama. Ele mostrou uma representação de perspectiva muito mais fiel do que seus colegas citados acima e ficou atento aos detalhes, visíveis na maioria de suas obras, específicas da corrente barroca . Ele fez o mesmo na Inglaterra com muitas telas das pontes de Londres , onde seu talento foi muito apreciado.

Filatelia

Fiel representante de lugares e épocas, a filatelia não deixou de lado o tema das pontes e viadutos, que oferece uma forte simbologia em torno do encontro dos homens, perfeitamente alinhada com a ideia de viagem inspirada nos selos. Os selos, assim como os postais, veiculam ilustrações e fotografias que representam não só algumas obras, mas também paisagens, cidades famosas. A simples menção de uma dessas obras evoca irremediavelmente a cidade em que está inserida, os selos contribuem para o conhecimento e a fama de determinados lugares do mundo.

A imagem da ponte também pode ser alegórica e servir para estampas comemorativas. Um selo contando a reunificação dos povos da Alemanha Oriental e Ocidental, simbolizado por um arco nas cores da bandeira alemã preso a diagramas de pontes, foi emitido após a queda do Muro de Berlim .

Numismático

O tema das pontes numismáticas está presente em moedas e notas , frequentemente associado a personagens, paisagens típicas ou invenções essenciais. A evolução arquitectónica europeia está representada nas notas de euro através do desenvolvimento de portas, portais e janelas, simbolizando a abertura na frente, bem como os progressos realizados ao longo dos séculos no domínio das pontes no verso, materializando a reunificação dos europeus. Os diferentes tipos de pontes representados esquematicamente simbolizam os sete principais estilos de construção que ocorreram ao longo da história cultural europeia, desde o mais antigo ao mais recente, dependendo do valor das notas, sem contudo representar obras particulares, mas apenas famílias de obras, com o intenção de evitar futuras disputas sobre a preeminência de um Estado sobre a moeda comum e em nome da neutralidade.

A nota de 5 euros mostra um aqueduto antigo, típico da arquitetura do Império Romano, e a nota de 10 euros apresenta uma ponte de pedra de estilo românico com arcos semicirculares e pique frontal. A arte gótica e o desenvolvimento da abóbada pontiaguda no Ocidente estão representados na nota de 20 euros , podemos notar lacunas ao nível dos bicos frontais das estacas. A nota de 50 euros simboliza o renascimento com um arco cesta-handle e formas são refinados e estilos arquitetônicos aperfeiçoar com outro arco cesta-handle, típico do XVIII °  século e do XIX °  século , a chegada da arte barroca na nota de 100 euros . A € 200 notas de marcação da era industrial eo início da nova arte com um arco de aço da ponte única extensão, e finalmente a nota de 500 euros é composto de um cabo permaneceu a ponte do XX °  século , incorporando novas técnicas de construção contemporâneos.

Simbolismo da ponte

A ponte, como um símbolo, aparece pela primeira vez nas mitologias e religiões como uma passagem para a outra vida . Essa representação tem sua origem na mitologia iraniana. A ponte Cinvat , ou Tchinoud, é uma ponte luminosa que pende sobre a porta do Inferno e que todas as almas devem cruzar. A Ponte Sirat da religião muçulmana também é uma ponte que cruza o submundo, através da qual todas as almas devem passar para alcançar a outra vida. Na mitologia nórdica , a ponte assume a aparência de um arco - íris , Bifröst, que atua como uma ponte entre a Terra ( Midgard ) e o Céu (a cidade-fortaleza dos Deuses: Ásgard ). Por fim, na religião cristã , a ponte está associada ao Purgatório .

Além da provação da passagem da vida para a morte , a ponte simboliza em muitas lendas e na literatura diferentes provas ou várias passagens da vida. Esse é particularmente o caso da lenda arturiana . A Ponte Submersa , a Ponte da Espada ou as nove pontes para chegar ao Castelo do Graal são todas provas para os heróis , onde a dificuldade muitas vezes depende da percepção subjetiva que estes últimos têm dela.

Na literatura contemporânea, Le Pont sur la Drina , escrito por Ivo Andric e publicado em 1945 ou Le Pont de la rivière Kwaï de Pierre Boulle , publicado em 1952, representam uma ponte em torno da qual se desenrolam fatias de vida e história. As aventuras de Indiana Jones também são um épico, onde cruzar uma ponte é sempre um teste.

Na imaginação do Japão antigo , a ponte representa um espaço de fronteira. Finalmente, na psicanálise e de acordo com Ferenczi e Freud , se a água representa a mãe, a ponte, um membro viril, torna-se a passagem do Além (o estado onde ainda não se nasceu, o corpo materno) para a vida, então, inversamente, um retorno morrer.

Etimologia e frases derivadas

A etimologia da palavra ponte é claramente identificada. Esta palavra vem de uma raiz indo-européia * pent- que significa "caminho de passagem, caminho". Em grego , a forma patos significava "o caminho". Então, em latim , a forma pons , pontis tinha o significado do francês atual. Na verdade, é a forma do pontem acusativo , que deu ponte em francês .

Para as línguas germânicas , a etimologia dos nomes atuais Brücke ( alemão ) e bridge ( inglês ) é mais difícil de esclarecer. Os linguistas acham que encontrar a origem em uma raiz celtico-alemã-eslava que significa o tronco da árvore , a prancha . A ponte original sendo um simples tronco de árvore e as primeiras pontes de madeira parecem ser os alicerces desta origem.

As frases associadas à palavra ponte são numerosas. Eles aparecem desde as origens da língua. Dois períodos principais marcar o seu desenvolvimento no período clássico, o XVII º  século , e nos tempos modernos, o XIX th  século . No entanto, a maioria dessas expressões agora estão desatualizadas, até mesmo obsoletas. Poucos deles parecem vir de um uso que não perdeu muito para ser compreendido. Algumas só são compreendidas por alguns especialistas, como a ponte burra dos professores de matemática , a ponte na luta , a ponte pequena ou a ponte grande no futebol . Estar na ponte , utilizada pela geração dos anos 1950, tende a desaparecer. Por outro lado, acabar por baixo de pontes , que tendiam a ser esquecidas, recuperou alguma vivacidade, com o aumento da insegurança social . Cortar pontes faz parte dessa mesma precariedade. Preencher a lacuna também se tornou muito comum com o aumento das férias vinculadas à organização do tempo de trabalho . Por extensão, outras expressões aparecem como fazer o viaduto .

Notas e referências

Notas

  1. Pontes de laje de pedra também foram construídas mais tarde, na Idade Média , como a Ponte Anping na China construída por volta de 1000,  2223 m de comprimento ou a Ponte Postbridge na Inglaterra (veja O claquete postbridge )
  2. A curva de pressão é o envelope da resultante das ações exercidas em qualquer junta da abóbada

Obras usadas

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  1. p.  15
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Outras fontes

  1. Determinadas pontes podem interromper a continuidade ecológica e física das margens e da sua envolvente e, consequentemente, a integridade ecológica e funcional do curso de água como corredor biológico , nomeadamente no quadro de uma grelha verde e azul ). Arranjos simples ( bancos com vegetação ) às vezes permitem que animais selvagens e pedestres se movimentem (com menos risco de acidentes por colisão com veículos .
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Veja também

Bibliografia

Muitas obras foram escritas em pontes. A lista abaixo identifica os mais significativos e aqueles que serviram de fonte para o artigo.

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Pontes estaiadas
  • René Walther, Bernard Houriet, Walmar Isler, Pierre Moïa, pontes estaiadas , Presses Polytechniques Romandes,1985( ISBN  2-88074-091-6 )
Simbolismo
  • Danièle James-Raoul ( dir. ) E Claude Thomasset ( dir. ), Les Ponts au Moyen Age , Paris, Presses de l'Université Paris-Sorbonne,2008( ISBN  2-84050-373-5 ) , "The Bridge in Locutions: An Overview in European Languages"
  • Jacqueline Champeaux, “Bridges, passages, religion in Rome”, em Les Ponts au Moyen Age sob a direção de Danièle James-Raoul e Claude Thomasset, Presses de l'Université Paris-Sorbonne, Paris, 2008, ( ISBN  2-84050- 373-5 )
  • Silvère Menegaldo , "Ponte simples e pontes múltiplas no romance arturiano medieval: o exemplo de Fergus e Perlesvaus" , em Danièle James-Raoul, Claude Thomasset, Les Ponts au Moyen Age , Paris, Presses de l'Université Paris-Sobonne,2008, 338  p. ( ISBN  2-84050-373-5 ) , p.  109-117
  • Michèle Bertrand, Ferenczi, paciente e psicanalista , L'Harmattan,1994( ISBN  2-7384-2406-6 )

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