7.1.1 -Histórico da construção da ponte pênsil de Clifton
A ponte de Clifton (CSB) é uma ponte suspensa sobre o rio Avon Gorge que liga o bairro de Clifton, em Bristol, ao bairro de Leigh Woods, em North Somerset, Reino Unido. Essa ponte foi projetada por Isambard Kingdom Brunel e construída entre 1836 e 1864, e ainda encontra-se em uso, com um fluxo anual de 3 milhões de veículos, sendo considerada um ponto de referência da cidade de Bristol (Figura 7. 1).
Figura 7. 1 – Ponte Pênsil de Clifton – Bristol.
A idéia de construir uma ponte sobre o rio Avon Gorge originou-se em 1754 como um desejo do bristoniano William Vick, que realizou um investimento de £1.000,00 indicando
que quando este valor atingisse £10.000,00 deveria ser usado com o propósito de construir uma ponte de pedra entre Clifton Down e Leigh Woods.
Na década de 1820 o legado de Vick estava próximo de £8.000,00, mas estimava-se que uma ponte de pedra iria custar dez vezes mais. Por meio de um decreto do parlamento foi permitido que uma ponte suspensa de aço fosse construída no lugar da ponte de pedra, iniciando-se a cobrança de taxas para arrecadar o custo da obra. Em 1829 foi realizada uma competição para escolher um projeto para a ponte. O julgador, Thomas Telford, que também era projetista, rejeitou todos os outros projetos insistindo em seu próprio projeto. Uma segunda competição foi realizada com novos julgadores e o projeto de Brunel de uma ponte suspensa com torres com influência egípcia foi o vencedor.
Figura 7. 2 – Ponte pênsil de Clifton – Bristol.
Em 1843 os resursos acabaram com as torres já construídas faltando o acabamento com estilo egípcio e com os cabos comprados. Em 1851 os cabos de ferro foram então vendidos e usados para construir a ponte Royal Albert também projetada por Brunel.
Em 1859 morre Brunel sem ver a conclusão de sua ponte. Seus colegas de engenharia, considerando que a conclusão da ponte poderia ser um memorial apropriado, iniciaram uma campanha para arrecadar novos fundos para finalização da obra. Em 1860 a ponte suspensa Hungerford sobre o rio Thames em Londres foi demolida para abrir caminho para uma nova ponte e suas correntes foram compradas para serem utilizadas em Clifton. Uma
revisão no projeto foi então feita por William Henry Barlow e Sr. John Hawkshaw onde algumas alterações foram propostas. O tabuleiro, projetado por Brunel, foi substituído por um mais largo, alto e robusto. No caso dos cabos as duas correntes inicialmente propostas foram substituídas por cabos de três correntes. No caso das torres nenhuma obra subseqüente foi realizada e permaneceram em pedra rústica sem acabamento egípcio. Os trabalhos na ponte reiniciaram em 1862 e foram completados em 1864. A ponte encontra- se em funcionamento até os dias de hoje.
7.1.2 -Descrição da ponte pênsil de Clifton
A CSB é uma ponte pênsil sustentada por cabos de ferro. Ela apresenta um vão de 214 m e uma largura, incluindo as faixas de pedestres, de 9,448 m, com um desnível de 0,6096 m entre as duas torres. A altura das torres é de 26 m (Yeung e Smith, 2005). Uma representação esquemática desta estrutura pode ser vista na Figura 7. 3.
Figura 7. 3 – Ponte Suspensa de Clifton (Barlon, 1867).
O sistema de suspensão da ponte consiste de dois cabos estendidos através do vão da estrutura. Estes cabos encontram-se localizados entre a pista de rolamento e as faixas de pedestres, um de cada lado. Os cabos são compostos de um conjunto de três correntes, cada uma formada por barras de ferro. Um número de 10 a 11 barras de ferros, com dimensões de 175 mm x 25 mm x 7300 mm, colocadas lado a lado, ligadas pelas extremidades, em sua maior dimensão, a outros conjuntos de 10 a 11 barras constituem cada corrente (Figura 7. 4). A ligação entre as barras é realizada por meio de pinos presentes nos extremos de cada uma. Detalhes sobre a constituição dos cabos podem ser vistos na Figura 7. 5. Detalhes dos pinos podem ser vistos na Figura 7. 6.
Figura 7. 4 – a) Composição dos cabos; b) Ligação entre cabos.
Figura 7. 5 – Fotos mostrando os detalhes do cabo.
Os tirantes são as estruturas utilizadas para a ligação entre os cabos e a estrutura suspensa. No caso da CSB eles estão conectados às longarinas da ponte. Com um intervalo de 2,44 m os tirantes são ligados aos cabos e às longarinas, sendo isto realizado de forma alternada em relação às três correntes constituintes do cabo. Vide Figura 7. 7.
Figura 7. 7 – Foto de um tirante da CSB
Figura 7. 8 – Seção transversal da CSB.
A estrutura suspensa pelos cabos compreende as longarinas, transversinas e parapeitos, feitos de ferro e o tabuleiro, de madeira, conforme pode ser visto na Figura 7. 8. Para as estruturas de ferro da ponte adotou-se o módulo de elasticidade de 0,192 x1012 N/m² (192GPa) e a massa específica de 7800 Kg/m³. Para o tabuleiro, que é de madeira, adotou- se o módulo de elasticidade de 0,1x1011 N/m² (10 GPa) e a massa específica de 1500 Kg/m. Estes valores correspondem aos valores de referência geralmente adotadados em projeto para o ferro e a madeira.
Representados na Figura 7. 9, as conexões e apoios presentes na CSB são pontos importantes de serem descritos para a compreensão desta estrutura.
Figura 7. 9 – Conexões e apoios existentes na ponte pênsil de Clifton.
As ancoragens da ponte são realizadas em ambas as extremidades dos cabos. A uma distância de 59,74 m do centro das torres encontram-se os locais (land-saddle) a partir dos quais as correntes iniciam uma divergência para uma ancoragem individual a 18,29 m desta posição. Detalhes podem ser vistos na Figura 7. 10.
Figura 7. 10 – Ancoragem da CSB.
Quanto às conexões da extremidade do tabuleiro, estas são realizadas por intermédio de aletas presentes nas duas extremidades da ponte, conforme pode ser observado na Figura 7. 11. As aletas, com comprimentos de 2.44 m, conferem à estrutura liberdade de movimento no sentido vertical e no sentido longitudinal da ponte, impedindo apenas o movimento na direção transversal da estrutura. Esta liberdade é necessária para garantir que os movimentos de expansão e contração devido à dilatação térmica sejam possíveis.
Figura 7. 11 – Seção transversal na extremidade da CSB.
As correntes que chegam sobre as torres, vindas do vão central e dos vãos laterais, são ligadas sobre rolamentos feitos de aço. Estes rolamentos são posicionados com uma inclinação de 1/20 ascendente em direção ao vão central.