Como a Física está presente nessas construções? Quais são os cálculos e cuidados necessários para que a construção suporte a carga?

A Física está presente no cálculo e dimensionamento das estruturas: espessura, tipo de material, etc.

Os cálculos necessários para que a construção suporte a carga são os cálculos da tensão, momento e o vetor e a intensidade da força exercida sobre o material para o dimensionamento de sua espessura, formato, resistência, vida útil, etc. Além disso, deve-se tomar o cuidado necessário na execução da obra para que os cálculos teóricos sejam respeitados na prática, levando-se em conta também os critérios de segurança para aos trabalhadores envolvidos.

Por que essas obras (pontes, viadutos...) custam tão caro? Quais problemas podem ocorrer no planejamento e na execução delas? Como esses problemas poderiam ser minimizados ou evitados?

São diversos os fatores que podem provocar o alto custo das obras públicas como pontes e viadutos. Dentre eles podemos citar:

a)    O alto custo da matéria prima quando não se efetua um levantamento adequado de todas as possíveis fontes de fornecimento, levando-se em conta o menor preço, observando-se os padrões mínimos de qualidade exigidos, dentro das normas e padrões técnicos necessários. Muitas vezes neste aspecto, trabalha-se com alguns materiais importados cujos preços estão sujeitos à variação do câmbio, o que pode ser evitado através da “nacionalização” e a busca de preços mais baixos no mercado tanto nacional como internacional.

b)    O custo de mão-de-obra normalmente não é tão significativo, pois os salários no Brasil são baixos em comparação aos dos outros países, mas, atrasos na confecção da obra podem, contudo, provocar aumentos do custo de mão-de-obra além do planejado, em função dos reajustes salariais legais, o que pode ser evitado através do cumprimento aos cronogramas da obra.

c)    Cálculos de engenharia inadequados ou não voltados para o consumo otimizado e o dimensionamento estrutural racionalizado.

d)    Falta de controle do consumo de materiais e uma ação voltada para se evitar desperdícios, bem como, o acompanhamento do planejado X executado.

e)    Falta de planejamento ou planejamento inadequado da obra em relação aos fatores técnicos, financeiros, contratuais, prazos, etc e falta de empenho para o acompanhamento físico, agravado por interesses políticos envolvidos.

f)     Finalmente, a presença de ações ilícitas, como corrupção e propina envolvendo empresas e políticos.

Além das ações já mencionadas nos itens “a” e “b” visando redução de custo, os problemas e os fatores causadores do alto custo podem ser evitados através de ações de controle e auditoria técnica e financeira por entidades idôneas e competentes.

Conceitos da Física presentes na Ponte Estaiada de Curitiba

Conceitos da Física presentes na Ponte Estaiada de Curitiba

1.    Forças: A força é uma ação capaz de provocar deformações e alterar o estado de movimento ou repouso de determinado corpo. Há diferentes tipos de força, tais como: Força de contato, força magnética, força elétrica, força peso, força de atrito, força centrípeta, força de tração, e força resultante. No caso de uma ponte, por exemplo, seriam aplicadas alguns desses tipos de força, como força peso e força de tração. Para construir uma ponte, é necessário calcular as forças que poderão ser empregues nela (pois somente com esses cálculos será possível evitar o rompimento dessa mesma ponte).

2.    Tração: A tração é a força aplicada sobre um corpo numa direção perpendicular à sua superfície de corte e num sentido tal que, possivelmente, provoque a sua ruptura. Em uma ponte, é comum ter pontos tracionados. Na ponte estaiada de Curitiba, as barras de aço encontram-se suspensas através da força de tração.

3.    Força peso: O peso de um corpo consiste na força gravitacional sofrida por este mesmo corpo em virtude da atração gravitacional nele exercida por um outro corpo massivo. Em uma ponte, é frequente ter uma força peso sendo aplicada, até mesmo porque os corpos suportados pela ponte, assim como a própria ponte, sofrem influência da força da gravidade.

4.    Estática do ponto: Para que um corpo apresente MRU (Movimento Retilíneo Uniforme) constante ou em repouso, a soma das forças atuantes sobre ele deve ser nula. Na construção de uma ponte, deve ser utilizado esse princípio (em que a resultante das forças é igual a zero) para cada um de seus pontos, assim evitando o rompimento dessa mesma ponte. Isso é a estática de um ponto.

5.    Estática do corpo extenso: “Um corpo pode ser considerado um Corpo Extenso quando suas dimensões (comprimento, largura e profundidade) não podem ser desprezadas em um dado fenômeno em comparação as demais grandezas físicas que estão sendo estudadas”. Assim como na estática de um ponto, na estática do corpo extenso deve haver total equilíbrio de forças, porém, para que isso aconteça, deve haver: aceleração nula e soma dos momentos igual a zero. Isso deve ser aplicado na construção de uma ponte, a fim de impossibilitar seu rompimento.

Finalização da construção da ponte/destruição da ponte

Ao finalizarmos nossa ponte, foi pendurado nela um balde de 3420 g, no qual foram colocados livros com massa igual a 610 g.
A massa da ponte foi igual a 128 g. A quantidade de palitos usados para sua construção foi algo entre 50 e 200 palitos (na realidade, não foram contados os palitos utilizados).
A ponte suportou 13 livros; massa equivalente a 11350 g ((13x610)+3420). Portanto, sua eficiência (massa suportada dividida pela massa da própria ponte) foi de 88,6, ou seja, a ponte aguentou 88,6 vezes o seu próprio peso.

Ponte estaiada de Curitiba

Ponte estaiada de Curitiba

A ponte estaiada (suspensa com cabos de aço) de Curitiba é uma construção originária do pacote de obras do Programa de Aceleração do Crescimento (PAC) da Copa do mundo de 2014.

Essa construção pode ser considerada importante, por beneficiar cerca de 300 mil moradores de 6 bairros da região (Boqueirão, Hauer, Xaxim, Uberaba e Jardim das Américas, Cajuru), além dos usuários do aeroporto de São José dos Pinhais e das BRs 277 e 376. A ponte permite maior fluidez do tráfego. Adicionalmente, essa ponte também apresenta um impacto turístico, pois, sem dúvidas, quem visita a cidade de Curitiba se surpreende com tamanha obra, além de ela ser considerada um ponto de referência do município.

Entretanto, apesar dos benefícios urbanísticos e turísticos fornecidos pela ponte estaiada de Curitiba, ela traz um impacto econômico negativo, tendo recebido um investimento de mais de R$ 107 milhões.

Referências:

< https://pt.wikipedia.org/wiki/Ponte_estaiada> Acesso em 03/04/2017.

<http://curitibaxv.blogspot.com.br/2014/03/curitiba-mais-cara-ponte-estaiada.html> Acesso em 03/04/2017.

<http://g1.globo.com/pr/parana/noticia/2011/12/curitiba-deve-ter-viaduto-estaiado-na-avenida-das-torres-diz-prefeitura.html> Acesso em 03/04/2017.

<http://www.gazetadopovo.com.br/vida-e-cidadania/curitiba-tera-sua-ponte-estaiada-ate-2014-9yv1dk6igwqf8xpg2ky7vta32> Acesso em 03/04/2017.

Imagens - Produção da Ponte