Apostila de Pontes - São Carlos

Apostila de Pontes - São Carlos

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INTRODUÇÃO ÀS PONTES DE CONCRETO Texto Provisório de Apoio à Disciplina SET - 412

Mounir Khalil El Debs Toshiaki Takeya

São Carlos, 2009

1. INTRODUÇÃO1
1.1. DEFINIÇÕES1
1.2. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES3
1.3. NOMENCLATURA3
1.4. CLASSIFICAÇÃO6
1.5.1. Material da superestrutura6
1.5.2. Comprimento7
1.5.3. Natureza do tráfego7
1.5.4. Desenvolvimento planimétrico7
1.5.5. Desenvolvimento altimétrico8
1.5.6. Sistema estrutural da superestrutura8
1.5.7. Seção transversal8
1.5.8. Posição do tabuleiro1
1.5.9. Posição de execução12
1.5. CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES PARA O PROJETO14
1.6 IMPORTÂNCIA DAS PONTES15
REFERÊNCIAS E BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA19
2. AÇÕES NAS PONTES21
2.1. INTRODUÇÃO21
2.2. AÇÕES PERMANENTES2
2.2.1. Peso próprio dos elementos estruturais2
2.2.2. Peso de elementos não estruturais2
2.2.3. Empuxo de terra e de água23
2.2.4. Força de protensão26
2.2.5. Deformações impostas26
2.3. AÇÕES VARIÁVEIS27
2.3.1. Carga móvel27
2.3.2. Força centrífuga37
2.3.3. Choque lateral (impacto lateral)39
2.3.4. Efeito da frenagem e da aceleração39
2.3.5. Variação de temperatura40
2.3.6. Ação do vento4
2.3.7. Pressão da água em movimento46
2.3.8. Empuxo de terra provocado por cargas móveis47
2.3.9. Cargas de construção48
2.4. AÇÕES EXCEPCIONAIS49
REFERÊNCIAS E BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA49
3. SISTEMAS ESTRUTURAIS51
3.1. INTRODUÇÃO51
3.2. PONTES EM VIGA52
3.2.1. Vinculações típicas52
3.2.2. Formas da viga60
3.2.2. Faixa de vãos61
3.3. PONTES EM PÓRTICO62
3.3.1. Vinculações típicas63
3.3.2. Formas do Pórtico64
3.3.1. Vinculações típicas65
3.3.2. Formas do Arco65
3.3.2. Faixa de vãos67
3.4. PONTES ESTAIADAS67
REFERÊNCIAS E BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA69
4. SEÇÕES TRANSVERSAIS71
4.1. INTRODUÇÃO71
4.2. PONTES DE LAJE72
4.3. PONTES DE VIGA76
4.3.1. Tabuleiro normal76
4.3.2. Tabuleiro rebaixado82
REFERÊNCIAS E BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA84
5. TIPOLOGIA DOS APOIOS DAS PONTES85
5.1. INTRODUÇÃO85
5.2. APARELHOS DE APOIO85
5.2.1. Aparelhos de apoio metálicos86
5.2.2. Aparelhos de apoio de concreto86
5.2.3. Aparelhos de apoio de neoprene90
5.2.4. Aparelhos de apoio especiais92
5.3. INFRAESTRUTURA94
5.3.1. Encontros94
5.3.2. Pilares96
5.3.2. Fundações9
REFERÊNCIAS E BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA106

A1 NOÇÕES DE CÁLCULO DE SUPERESTRUTURA A2 COMBINAÇÕES DAS AÇÕES

A3 ASPECTOS BÁSICOS DO COMPORTAMENTO À FADIGA DO CONCRETO ARMADO E PROTENDIDO

A4 RECOMENDAÇÕES PARA O DIMENSIONAMENTO DAS VIGAS A5 TABELAS DE RÜSCH A6 DIMENSIONAMENTO DE APARELHOS DE APOIO DE NEOPRENE A7 ESFORÇOS NOS APOIO DAS PONTES A8. PROCESSOS CONSTRUTIVOS

Ponte é uma construção destinada a estabelecer a continuidade de uma via de qualquer natureza. Nos casos mais comuns, e que serão tratados neste texto, a via é uma rodovia, uma ferrovia, ou uma passagem para pedestres.

O obstáculo a ser transposto pode ser de natureza diversa, e em função dessa natureza são associadas as seguintes denominações:

Ponte (propriamente dita) - quando o obstáculo é constituído de curso de água ou outra superfície líquida como por exemplo um lago ou braço de mar (Fig. 1.1);

Viaduto - quando o obstáculo é um vale ou uma via (Fig. 1.2).

Fig. 1.1 Esquema ilustrativo de ponte.

Fig. 1.2 Esquema ilustrativo de viaduto.

2 Cap. 1 Introdução

Os viadutos podem receber, em função de suas particularidades as seguintes denominações: Viaduto de acesso - viaduto que serve para dar acesso a uma ponte (Fig. 1.3);

Viaduto de meia encosta - viaduto empregado em encostas com o objetivo de minimizar a movimentação de solo em encostas íngremes, ou como alternativa ao emprego de muro de arrimo ou similar (Fig. 1.14).

Viaduto de acessoPonteViaduto de acesso Fig. 1.3 Esquema ilustrativo de viaduto de acesso.

Encosta Estrada

Muro de arrimo Viaduto

Encosta

Pilar

a) Alternativa com estrutura de arrimo b)Alternativa em viaduto Fig. 1.4 Esquema ilustrativo de viaduto de meia encosta.

Existe ainda um tipo de construção que, em determinadas situações, pode ser enquadrado na categoria de pontes que são as galerias.

As galerias, também denominadas de bueiros, são obras completamente ou parcialmente enterradas que fazem parte do sistema de drenagem, permanente ou não, das vias ou são obras destinadas a passagens inferiores. Na Fig. 1.5 é ilustrada uma situação em que a galeria apresenta as características das pontes e uma outra situação em que as características fogem muito daquelas apresentadas pelas pontes. Evidentemente, existem situações intermediárias, para as quais, o porte e a altura de terra sobre a galeria conferem a este tipo de obra características que as aproximam mais ou menos das pontes.

Tráfego Tráfego

(a) Com características das pontes(b) Com características distintas das pontes Fig. 1.5 Esquema ilustrativo de galeria.

3Cap. 1 Introdução 1.2. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES

Ao se comparar as pontes com os edifícios, pode-se estabelecer certas particularidades das pontes em relação aos edifícios. Estas, podem ser agrupadas da seguinte forma:

Ações - devido ao caráter da carga de utilização das pontes, torna-se necessário considerar alguns aspectos que normalmente não são considerados nos edifícios. Nas pontes, em geral, deve-se considerar o efeito dinâmico das cargas, e devido ao fato das cargas serem móveis, torna-se necessário determinar a envoltória dos esforços solicitantes e a verificação da possibilidade de fadiga dos materiais.

Processos construtivos - em razão da adversidade do local de implantação, que é comum na construção das pontes, existem processos de construção que, em geral, são específicos para a construção de pontes, ou que assumem importância fundamental no projeto.

Composição estrutural - a composição estrutural utilizada nas pontes difere da empregada em edifícios, em razão da carga de utilização, dos vãos a serem vencidos, e do processo de construção.

Análise estrutural - na análise estrutural existem simplificações e recomendações em função da composição estrutural, como por exemplo, o cálculo da estrutura em grelha considerando elementos indeformáveis na direção transversal.

Nas construções, de uma maneira geral deve-se atender os seguintes quesitos: segurança, economia, funcionalidade e estética. No caso das pontes, dois destes quesitos merecem ser destacados: a estética e a funcionalidade.

Para determinadas pontes, nas quais o impacto visual no ambiente é importante, a estética assume um papel de grande destaque, justificando inclusive, em determinados casos um aumento do custo. Reforçando ainda este aspecto, salienta-se que na construção de uma rodovia, as pontes e os viadutos são denominados de obras de arte. Este assunto será retomado ainda neste capítulo.

No projeto das pontes deve-se visar o atendimento das condições de uso, com um mínimo de manutenção, buscando assim evitar transtornos de uma interrupção do tráfego, que em determinadas situações pode-se tornar calamitosa.

Tendo em vista os aspectos estruturais, as pontes podem ser subdivididas nos seguintes elementos, como mostra a Fig. 1.6:

principal Estrutura TURA SUPERESTRU

Suporte TURA INFRAESTRU

4 Cap. 1 Introdução Superestrutura

Aparelho de apoio

Encontro Pilar

Fundação Fig. 1.6 Esquema ilustrativo da composição das pontes.

A superestrutura é a parte da ponte destinada a vencer o obstáculo. A superestrutura pode ser subdividida em duas partes:

Estrutura principal (ou sistema estrutural principal ou simplesmente sistema estrutural) - que tem a função de vencer o vão livre;

Estrutura secundária (ou tabuleiro ou estrado) - que recebe a ação direta das cargas e a transmite para a estrutura principal.

O aparelho de apoio é o elemento colocado entre a infraestrutura e a superestrutura, destinado a transmitir as reações de apoio e permitir determinados movimentos da superestrutura.

A infraestrutura é a parte da ponte que recebe as cargas da superestrutura através dos aparelhos de apoio e as transmite ao solo.

A infraestrutura pode ser subdividida em suportes e fundações. Os suportes podem ser subdivididos em:

Encontro - elemento situado nas extremidades da ponte, na transição de ponte com o aterro da via, e que tem a dupla função, de suporte, e de arrimo do solo;

Pilar - elemento de suporte, normalmente situado na região intermediária, e que não tem a finalidade de arrimar o solo.

Cabe destacar que além da subdivisão aqui apresentada, encontra-se na literatura nacional, outra subdivisão que é a seguinte:

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