Pontes protendidas de eucalipto citriodora

Pontes protendidas de eucalipto citriodora

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Thalita Fernandes da Fonte

Orientador: Prof. Tit. Carlito Calil Junior

São Carlos 2004

Dissertação apresentada à Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Engenharia de Estruturas.

Dedico este trabalho a todos que, ao longo destes anos, compartilharam dos meus erros e acertos, pessoais e profissionais: à minha família, Caio, mãe, pai, Thales e Thyrso; ao mestre e amigo Calil.

Agradeço a todas as pessoas que, direta ou indiretamente, contribuíram para que eu pudesse desenvolver este trabalho.

Ao meu orientador de mestrado, Prof. Tit. Carlito Calil Junior, pela real e efetiva orientação, e pelas oportunidades profissionais que me facultou neste período. Muito mais que tudo isso, pela confiança que depositou em mim. Agradeço, também, pela amizade, que me fez encarar estes anos de uma forma bastante agradável.

Ao meu marido Caio, que me compreendeu quando não pude ser tão dedicada, que me incentivou a seguir em frente e que me faz tão feliz, recurso que foi indispensável para a tranqüilidade que tive no desenvolvimento do trabalho.

Ao meu pai, Wagner, pela insegurança, e por ter me conscientizado de que sempre precisamos estar melhor preparados para a vida. À minha mãe, Malu, por pensar diferente e me incentivar. Aos meus irmãos, Thales e Thyrso, pela confiança depositada.

A todos os meus amigos do Departamento de Estruturas e do LaMEM, pelas palavras certas nas horas certas. Em especial, Ricardo, Pigozzo e Thomaz, por terem agüentado o meu mau-humor em certas horas, e por terem realmente contribuído para a minha formação profissional. Ao Guilherme, pela paciência que teve em tirar todas as minhas dúvidas, algumas bobas, sem reclamar, e ainda confiar em mim.

longo destes anos

Aos funcionários do LaMEM: Arnaldo, Samuel, Jaime, Tânia, Bragatto, Cido e Silvio pela disponibilidade e participação na execução de todo o trabalho. Ao professor Antônio Dias pela orientação e amizade que me dedicou ao

À FAPESP e ao CNPq, pelas bolsas concedidas, e à USP, pela excelente formação.

“Existe uma beleza divina na aprendizagem. Aprender significa aceitar o postulado de que a vida não começou no momento de meu nascimento. Antes de mim já vieram outros, e eu caminho por cima de suas pegadas. Os livros que li foram escritos por gerações de pais e filhos,..., professores e discípulos. Eu sou o resultado de suas experiências...”

Elie Wisel

FONTE, T. F. (2004). Pontes protendidas de Eucalipto Citriodora. Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2004.

O conceito de pontes de madeira em tabuleiro laminado protendido surgiu na década de 70, no Canadá, como forma de reabilitação para tabuleiros laminados pregados. Diversas pesquisas foram desenvolvidas para verificar o desempenho estrutural e a durabilidade do sistema, e estes estudos comprovaram a eficácia do método. Devido ao enorme déficit de pequenas e médias pontes em todo o seu território, o Brasil tem buscado cada vez mais materiais e tecnologias alternativas economicamente competitivas para sua construção. Partindo de pesquisas desenvolvidas em outros países, desde 1993 começaram a ser desenvolvidas pesquisas nacionais para verificar a viabilidade em se utilizar madeiras brasileiras para construção de pontes, e a resposta, mais uma vez, foi positiva. Este trabalho tem como objetivos o estudo teórico e experimental das pontes de eucalipto protendidas transversalmente, através do projeto e construção da primeira ponte protendida de madeira da América do Sul. Por meio de provas de carga, foi avaliado o desempenho da ponte e a influência dos guarda-rodas e defensas na rigidez do tabuleiro. Os resultados mostram que o sistema protendido de eucalipto é uma ótima alternativa para o Brasil.

Palavras-chave: pontes protendidas, pontes de madeira, protensão transversal, superestruturas de pontes, pontes em placa.

FONTE, T. F. (2004). Pre-stressed timber bridge of Eucalyptus Citriodora. M.Sc. Dissertation – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2004.

The concept of pre-stressed laminated timber bridges come from 70s, in Canada, as an alternative for the rehabilitation of damaged nailed laminated timber decks. Many researches were developed to verify the structural performance and the durability of the system, which corroborated the system’s high efficience. Because of a great deficit in short-span and medium-span bridges in Brazil, the country has searched more and more competitive materials and technologies for their construction. Based on studies developed in other countries, since 1993 Brazil has developed studies to verify the viability of using Brazilian woods to build such bridges, and the answer was positive. The present work aims to investigate the project and behavior of transversally pre-stressed timber bridges of Eucalyptus, through the project and construction of the first stress-laminated timber bridge in South America. The bridge performance was evaluated as well as the influence of the guard-rail system in the deck stiffness, across proof loading. The results showed that this system is a good alternative for bridge construction in Brazil.

Keywords: pre-stressed timber bridges, timber bridges, transversal prestressed, bridges superstructures, bridges in decks.

FIGURA 1 – Ponte de madeira laminada protendida 5

FIGURA 2 – Detalhe de ancoragem do primeiro sistema protendido 7

FIGURA 3 – Deslocamentos (no centro do vão) na ponte Herbert

Creek, para carregamento excêntrico. Cargas aplicadas nos pontos 18 e 15 7

FIGURA 4 – Deslocamentos (no centro do vão) na ponte Herbert

Creek, para carregamento centrado. Cargas aplicadas nos pontos 15 e 12 7

FIGURA 5 – Alternativas de sistemas estruturais para pontes laminadas protendidas (OKIMOTO, 1997) 9

FIGURA 6 – Partes principais das pontes de madeira laminadas protendidas 10

FIGURA 7 – Juntas de topo, a cada 4 vigas 13

FIGURA 8 – Sistema típico de proteção das barras de aço (DAVALOS & PETRO, 1993) 13

FIGURA 9 – Protensão em tabuleiros laminados 14 FIGURA 10 – Trem-tipo para as classes de carregamento 15 FIGURA 1 – Planta do trem-tipo 16

FIGURA 12 – Largura efetiva DW em função dos parâmetros de flexão e de torção, para uma faixa de tráfego, segundo RITTER (1992) 19

FIGURA 13 – Largura efetiva DW em função dos parâmetros de flexão e de torção, para duas faixa de tráfego, segundo RITTER (1992) 20

FIGURA 14 – Largura efetiva segundo o EUROCODE 5 20 FIGURA 15 – Espaçamento entre as barras de protensão 24 FIGURA 16 – Sistema de ancoragem 24

FIGURA 17 – Dispositivo para içamento do tabuleiro – DAVALOS & PETRO (1993) 26

FIGURA 18 – Aplicação de contra-flecha no tabuleiro 27

FIGURA 19 – Perda de protensão – TAYLOR & CSAGOLY (1979) apud RITTER (1992) 30

FIGURA 20 – Perda de protensão – RITTER et al. (1990) 30

FIGURA 21 – Perda de protensão – Resultados experimentais PRATA (1995) 31

FIGURA 2 – Corpos-de-prova ensaiados por CHEUNG (2003) – perda de protensão (medidas em cm) 34

FIGURA 23 – Modelo matemático Burger – BODIG & JAYNE (1982) apud CHEUNG (2003) 34

FIGURA 24 – Relação entre os parâmetros elásticos e o nível de protensão aplicado (OKIMOTO, 1997) 37

FIGURA 25 – Perfis médios de deslocamento na análise experimental e numérica (OKIMOTO, 1997) 39

FIGURA 26 – Deslocamentos nos modelos numéricos, teórico e reduzido, para efeitos das juntas de topo (OKIMOTO, 2001) 39

FIGURA 27 – Posicionamento transversal do carregamento aplicado (RITTER et al., 1998) 40

FIGURA 28 – Configuração dos caminhões utilizados para as provas de carga (RITTER et al., 1998) 41

FIGURA 29 – Deslocamentos medidos na prova de carga 1 (RITTER et al., 1998) 42

FIGURA 30 – Comparação entre sobreposição de esforços analítica e experimental (RITTER et al., 1998) 42

FIGURA 31 – Comparação entre dados de provas de carga na ponte Sullivan e simulações computacionais via SAP 2000 e AEP 1.0 (OKIMOTO, 2001) 43

FIGURA 32 – Comparação entre dados de provas de carga na ponte Lancaster e simulações computacionais via SAP 2000 e AEP 1.0 (OKIMOTO, 2001) 4

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