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4.11

CAPÍTULO IV (2001)

4. CARGAS EM PONTES (NBR-8681; NBR-7188; NBR-7189)

4.1 INTRODUÇÃO

Para a análise da resistência e da estabilidade de uma estrutura, em geral, necessitam-se:

a) conhecer todas as forças que atuam ou poderão ser aplicadas na estrutura

b) determinar as reações destas forças e verificar se resulta em equilíbrio estável

c) determinar as tensões solicitantes e verificar se são admissíveis para o material que constitui a peça

As cargas externas podem ser agrupadas em:

*  Ações permanentes

*  Ações variáveis

*  Ações excepcionais

4.2 AÇÕES PERMANENTES

São aquelas que, uma vez, construída a ponte, mantêm-se atuantes.

4.2.1 Peso próprio

- peso próprio dos elementos estruturais

- peso próprio dos elementos, tais como, pavimentação, passeios, guarda-corpo, trilhos, lastros etc.

O peso próprio dos elementos estruturais é avaliado em função do material a empregar, por meio de fórmulas empíricas, pela observação de estruturas anteriormente projetadas. Este procedimento é conhecido por PRÉ-DIMENSIONAMENTO.

As variações entre o peso próprio no dimensionamento final e aquele do pré-dimensionamento, de acordo com a norma brasileira, são as seguintes:

Aço ............ 3%

Concreto ........... 5%

Madeira ............10%

4.2.2) EMPUXOS DE TERRA E ÁGUA

- Empuxo de terra

Determinados conforme os princípios da Mecânica dos solos.

 Considerar os empuxos ativos e de repouso nas situações mais desfavoráveis e o empuxo passivo quando sua ocorrência for garantida ao longo da vida útil da obra.

- Empuxo da água

 estudo dos níveis máximo e mínimo do curso d'água e do lençol freático

 empuxo d'água é considerado se não houver sistema de drenos adequados.

4.2.3 FORÇA DE PROTENSÃO

Consideradas de acordo com a NBR 7197 relativo às obras de concreto protendido.

4.2.4 DEFORMAÇÕES IMPOSTAS

- estruturas isostáticas - permitem a deformação

- estruturas hiperestáticas - acréscimos de tensões devido ao impedimento das deformações

c) Deslocamentos de apoio (recalques)

É um dos critérios para a escolha do sistema estrutural. Quando são previstos recalques excessivos, evita-se estruturas hiperestáticas.

4.3 AÇÕES VARIÁVEIS

São as que ocorrem com valores que apresentam variações significativas em torno de sua média, durante a vida da construção.

4.3.1 FORÇA CENTRÍFUGA

Ocorrência - pontes de eixo curvo, através do atrito das rodas com o pavimento.

C = força centrífuga para cada eixo do veículo

R = raio de curvatura do eixo da estrada

v = Velocidade do veículo

M = massa do veículo

onde,

Q = peso do veículo (kN)

v = km/h

R = m

Na prática admite-se, segundo a NBR-7187, as seguintes forças centrífugas, uniformemente distribuída:

a) pontes rodoviárias

C = 0,25 do peso do veículo-tipo para R 300 m.

C = do peso do veículo-tipo para R > 300 m.

C atua na superfície de rolamento.

b) pontes ferroviárias

- bitola larga (1,60 m)

C = 0,15 da carga móvel para R 1200 m

C = da carga móvel apara > 1200 m

- bitola estreita (1,0 m)

C = 0,10 da carga móvel para R 750 m

C = da carga móvel para R > 750 m

C atua no centro de gravidade do trem (suposto 1,60 m acima do topo do trilho).

Efeito da força centrífuga sobre a ponte - no caso, haverá aumento de solicitação nas vigas à direita da seção, e uma diminuição nas vigas situadas à esquerda.

  solicitação vertical é pequena, exceto para estruturas leves.

  solicitação horizontal requer contraventamento lateral, dada pela laje ou tabuleiro.

4.3.2 IMPACTO LATERAL

Surge apenas nas pontes ferroviárias devido à folga entre o friso das rodas e o boleto do trilho.

I = 20% da carga do eixo mais pesado.

Carga concentrada contra o topo do trilho na situação mais desfavorável.

4.3.3 EFEITO DA FRENAGEM E DA ACELERAÇÃO

  • São forças horizontais ao longo do eixo da ponte.

  • Flexão na infra-estrutura

  • Fração das cargas móveis

4.3.4 VARIAÇÃO DE TEMPERATURA (NBR 7187 - pág. 9)

variação uniforme

= 10-5/oC - coeficiente de dilatação térmica

4.3.5 AÇÃO DO VENTO (NBR 6123)

A ação do vento é traduzida por carga uniformemente distribuída horizontal, normal ao eixo da ponte.

No caso de ponte de laje dispensa-se a consideração da ação do vento, pois, a área exposta é pequena e por haver grande rigidez à ação horizontal.

PRESSÃO DO VENTO SOBRE PONTES - NBR 6123 (ver Fig.4.2 )

4.3.6 - EMPUXO DE TERRA PROVOCADO POR CARGAS MÓVEIS

A passagem de um veículo sobre um aterro, vizinho à entrada da ponte, produz, na superfície vertical de encontros e cortinas, uma pressão lateral uniforme, dada por Ka., produzindo um empuxo:

onde, = largura da ponte

Ka = coeficiente de empuxo ativo

qv  = carga uniformemente distribuída, resultante da divisão do peso total do veículo-tipo pela área (3 x 6 m2)

b,h = dimensões da cortina ou encontro

q = cargas dos demais veículos

4.3.7 PRESSÃO D'ÁGUA EM MOVIMENTO (NBR - 7187 - pág. 13)

Esta solicitação deve ser considerada em pilares e elementos de fundação.

q = K .v2

onde,

q = pressão estática equivalente em kN/m2

v = velocidade da água em m/s

K = é um coeficiente dimensional determinado experimentalmente

4.3.8 CARGAS DE CONSTRUÇÃO

Equipamentos e estruturas provisórias de montagem e lançamento de elementos estruturais.

4.3.9 AÇÕES EXCEPCIONAIS

São ações de curta duração e baixa probabilidade de ocorrência: choque de veículos contra elementos estruturais, explosões, enchentes, sismos etc.

4.3.10 CARGAS MÓVEIS

4.3.10.1 - INTRODUÇÃO

A transposição de obstáculos pelos veículos é a função principal das pontes ou dos viadutos. Como se sabe, existem vários tipos de veículos transitando nas estradas. Por motivos econômicos, as pontes são construídas para determinadas classes de veículos. Fica a critério dos órgãos governamentais, fundamentadas em dados sobre a circulação de veículos, a escolha da classe das pontes. Para cada classe de ponte, esses mesmos órgãos estabelecem cargas máximas por eixo, na chamada "lei da balança".

A ABNT fixa as cargas móveis a serem consideradas no cálculo de pontes, por meio das seguintes normas:

Pontes rodoviárias NBR 7188

Pontes ferroviárias NBR 7189

4.3.10.2 - PONTES RODOVIÁRIAS ( Ver Figs. 4.6 e 4.7)

Segundo a NBR-7188 as cargas de veículos utilizadas no cálculo de pontes são de três classes:

classe 45 . veículo-tipo de três eixos com peso total de 450 kN, sendo 150 kN por eixo.

carga uniformemente distribuída em toda a pista de rolamento, inclusive no acostamento, e exceto na área ocupada pelo veículo-tipo igual a q = 5kN/m2

classe 30 . veículo-tipo de três eixos com peso total de 300 kN, sendo 100 kN por eixo.

. carga uniformemente distribuída q = 5 kN/m2

classe 12 . veículo-tipo de dois eixos, com peso total de 120kN, sendo 40 kN para o eixo dianteiro e 80 kN para o eixo traseiro.

. carga uniformemente distribuída q = 4 kN/m2

OBS.: . Todos os veículos tipos têm 3m de largura e 6m de comprimento

. O conjunto das cargas do veículo-tipo e a carga "q" é denominada TREM-TIPO.

Nos passeios das pontes considera-se uma carga uniformemente distribuída q' = 3 KN/m2, relativos a multidão, desde que essa carga produza efeitos desfavoráveis no elemento estudado.

IMPORTANTE  -  O veículo tipo, q e q' serão colocados na posição mais desfavorável para o cálculo do elemento estrutural, não considerando a porção do carregamennto que provoque redução das solicitações

CARGAS RODOVIÁRIAS EXCEPCIONAIS

São constituídas por carretas de grandes dimensões, destinadas a transportes de turbina, transformadores, e os caminhões "fora de estradas" com cargas totais entre 1000 kN a 2000 kN. (ver exemplos em PFEIL - VOL.1)

4.3.10.3 - PONTES FERROVIÁRIAS ( Ver Fig. 4.8)

A norma NBR-7189 estabelece quatro classes de trens brasileiros:

TB 360 - Ferrovias para transportes de minérios ou equivalentes (cimento areia)

TB 270 - Ferrovias para transportes de cargas em geral

TB 240 - adotado para verificação e projeto de reforço de obras existentes

TB 170 - Ferrovias para transportes de passageiros em regiões urbanas ou suburbanas.

CARACTERÍSTICAS DAS CARGAS FERROVIÁRIAS

TB

Q (kN)

q (kN/m)

q' (kN/m)

a (m)

b (m)

c (m)

360

360

120

20

1,00

2,00

2,00

270

270

90

15

1,00

2,00

2,00

240

240

80

15

1,00

2,00

2,00

170

170

25

15

11,00

2,50

5,00

4.3.10.4 PASSARELAS

Carga uniformemente distribuída q = 5 kN/m2

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