O enorme peso próprio característico das super-estruturas e as elevadas cargas exteriores que as solicitam, exigem a utilização de cabos com grandes resistências. Estes cabos são constituídos por um dado número de cordões de aço.
Os cordões, constituídos por arames de aço, podem ter várias designações consoante a sua organização interna e o tipo de arames. O mais elementar é o cordão de 7 arames. É constituído por um núcleo, envolvido por 6 arames que enrolam em hélice (figura 2.31). Como a inclinação dos arames exteriores é muito reduzida, a rigidez do cordão assemelha-se à de 7 arames rectos em conjunto. Porém, o módulo de elasticidade, E, demonstra ser 5 a 6% inferior, com valores que rondam os 195GPa.
Os cordões com maior número de arames são denominados de cordões de múltiplos arames. Estes, conforme a disposição e forma dos arames, podem ser diferenciados em: cordões helicoidais (multi- -wire helical strands ou spiral strands) (figura 3.3), cordões locked-coil (figura 3.2) ou cordões de arames paralelos (parallel-wire strands) (figura 3.4).
Figura 3.3: Esquema representativo de um Figura 3.4: Esquema representativo de um Figura 3.2: Esquema representativo de um cordão locked-coil
Os cordões helicoidais apresentam-se como os mais versáteis, abrangendo, por isso, variadas aplicações. Atingem resistências muito elevadas (na ordem dos 1700-1800 kN/m2) e, simultaneamente,
possuem uma relação resistência/peso muito favorável.
Têm uma configuração que se firma na constituição do cordão de 7 arames. Do mesmo modo existe um núcleo e sobre as várias camadas de arames dispostas em hélice. Cada camada é orientada em sentido oposto à anterior e, naturalmente, é composta por um número superior de arames.
Estes cordões, depois de aplicados, necessitam de um esticamento inicial que os alongue, até ficarem compactos e prontos a trabalhar em modo elástico.
Os cordões locked-coil são constituídos por um núcleo com algumas camadas de arames glavanizados entrançados de grande diâmetro e por uma ou mais camadas de arames com uma configuração específica (em Z), que cobrem o núcleo em direcções diferentes (figura 3.5).
Os arames em Z fornecem rigidez axial, uma grande resistência à deformação e a sua superfície torna estes cabos propícios a grandes pressões laterais. Possuem também uma densidade superior à de quaisquer outros cabos com arames de aço (cerca de 90% contra ~70%).
Os diâmetros utilizados correntemente inserem-se no intervalo 40mm - 120mm (Gimsing, 1982)., contudo as construções de maior envergadura podem possuir cordões deste tipo com diâmetros bastante superiores. Podem também ser fabricados cordões de menor diâmetro que posteriormente são acoplados num único cabo.
Devido enviesamento das camadas de arames em Z, estes cordões tornam-se compactos, o que permite dispensar a utilização de braçadeiras de compactação. Porém, a maior desvantagem destes cordões está ligada a uma redução de rigidez e resistência, inerente à sua natureza morfológica. Estas fragilidades impulsionaram o desenvolvimento dos cordões de arames paralelos.
E assim, com o intuito de uma utilização exaustiva em pontes atirantadas ou outras estruturas do mesmo género, surgiram os cordões de arames paralelos, com um módulo de elasticidade (E) muito alto e uma consequente rigidez axial elevada. Possuem arames dispostos horizontalmente e paralelos uns aos outros.
Com o decorrer dos tempos foram detectados algumas desvantagens dos cordões de arames paralelos, nomeadamente a dificuldade em curvar que necessita de uma extensão dos arames exteriores e uma contracção dos interiores à curva. Habitualmente são utilizados arames de 5mm nos cabos principais
Figura 3.5: Cordão locked-coil (http://pepei.pennnet.com/)
de pontes suspensas e de 7mm em cabos de pontes atirantadas (Gimsing, 1982).
Após uma descrição integral dos cordões existentes torna-se fundamental a referência aos próprios cabos utilizados nas pontes. Um cabo pode ser composto por um ou mais cordões dispostos de diversas formas. Em algumas aplicações, opta-se pela utilização da configuração de um dos cordões supracitados. Noutras, aplica-se um conjunto de cordões do mesmo tipo ou não.
Um dos cabos mais conhecidos é o cabo de cordões paralelos constituído por diversos cordões de 7 arames. Estes cordões podem estar, ou não, em contacto (figura 3.6).
Finalmente, com um módulo de elasticidade inferior e diâmetros reduzidos, as cordas de aço mostram- -se eficazes quando é necessária grande flexibilidade, apesar de não estarem preparadas para grandes
Figura 3.6: Esquema representativo de um cabo de cordões paralelos. Cada pequeno hexágono representa um cordão de 7 arames
Figura 3.7: Cabo suspenso da ponte Golden Gate, EUA. Consiste num cabo constituído por
esforços. Por esta razão, e por serem relativamente económicas, são frequentemente utilizadas em trabalhos temporários, como o transporte de materiais, suportes, etc..
A tabela 3.1. evidencia as aplicações mais frequentes dos principais tipos de cabos analisados.
Tabela 3.1: Aplicações correntes para cordões, cabos e cordas de aço
Tipo de Cabo Pontes suspensas Pontes atirantadas Outros
Helicoidal Cabos principais Pendurais Passadiços Cabos tirantes Braçadeiras Redes de cabos Coberturas atirantadas Cabos de suspensão de coberturas Cabos de extremidade Locked coil Cabos principais Pendurais Cabos de suspensão
Cabos tirantes Coberturas atirantadas Cabos de extremidade
Arames paralelos - Cabos principais -
Corda Pendurais Cabos de suspensão Suportes temporários Atirantamentos secundários Suportes temporários Redes de cabos Suportes temporários
Cordões paralelos - Cabos principais -
A fabricação dos vários derivados acima referidos, provoca a perda de certas capacidades mecânicas importantes no seu funcionamento. Um dos parâmetros afectados mais importante é o módulo de elasticidade, E, sofrendo alterações bastante acentuadas para alguns tipos de cabos. A Bridon, empresa produtora de cabos de aço, apresenta os seguintes módulos de elasticidade para os cabos que produz (tabela 3.2).
Tabela 3.2: Módulos de elasticidade para cabos produzidos pela Bridon Tipo de cabo Módulo de elasticidade Helicoidal Diâmetros acima de 30mm Diâmetros entre 31-45mm Diâmetros entre 46-65mm Diâmetros entre 66-75mm Diâmetros acima de 76mm 175 170 165 160 155 Locked Coil 155 Arames paralelos 195 Corda 125