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Módulo 7: Aparelhos de Apoio
 
AA1 – Aparelhos de apoio
 
1 Definição
 
 
Quando duas peças estruturais se apóiam uma sobre a outra, elas podem girar
(rotação) ou deslizar (translação) uma em relação à outra. Estes movimentos de rotação e
translação nem sempre podem ser absorvidos por alguma das duas peças, sendo necessário,
para isso, um elemento intermediário entre elas, que é o aparelho de apoio.
 
Os aparelhos de apoio são desenvolvidos de forma a transferir esforços para o apoio
de uma estrutura, respeitando as condições de estabilidade e movimentação previstas em
seu projeto. Seu uso mais comum é para o apoio de superestruturas de pontes e viadutos,
onde o uso dos aparelhos entre vigas e pilares possibilita a movimentação natural existente
entre estes dois elementos, absorvendo os esforços horizontais e de rotações e transmitindo
aos pilares os esforços verticais.
 
 
1.1 Classificação Quanto ao Tipo de Movimento
 
Quanto ao tipo de movimento os aparelhos de apoio podem ser classificados em
fixos, móveis e elastoméricos.
 
1.2 Classificação Quanto ao Material de Fabricação
 
 
Quanto ao material de fabricação os aparelhos de apoio podem ser classificados em
de concreto, metálico, elastomérico e misto (metal + elastômero).
 
 
2 Os Aparelhos Fixos, Móveis e Elastoméricos
 
 
2.1 Aparelho de Apoio Fixo
 
 
Os aparelhos de apoio fixo funcionam como um apoio fixo (estática das estruturas),
ou seja, permitem movimentos de rotação, porém, impedem os de translação. Eles
transmitem esforços verticais e horizontais.
 
Nas obras de concreto utilizam-se geralmente, como apoio fixo, uma lâmina estreita
(largura de 10 a 20 cm e altura da ordem de 2 cm) de concreto de alta resistência.
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O apoio fixo pode também ser constituído por uma rótula metálica. Antigamente,
utilizava-se também, como aparelho fixo, uma lâmina de chumbo. Entretanto, o chumbo era
gradualmente expulso da articulação pelos pequenos movimentos da viga, de modo que o
emprego de articulações de chumbo
 
 
2.2 Aparelho de Apoio Móvel
 
 
Os aparelhos de apoio móvel funcionam como um apoio móvel, ou seja, permitem
movimentos de rotação e translação. Transmitem apenas esforços numa direção normal à do
movimento de translação. Os aparelhos de apoio móveis podem ser constituídos por
pêndulos, rolos ou dispositivos de deslizamento em bronze ou teflon.
 
Nos apoios pendulares o movimento horizontal se faz às custas de inclinação do
pêndulo, o que introduz um componente horizontal na reação de apoio.
 
Nos apoios de rolo o movimento de translação se faz por rolamento sobre as placas,
não introduzindo componente horizontal na reação, a não ser pelo atrito.
 
Havendo dois rolos é necessária uma rótula superior para garantir a distribuição da
carga entre os rolos. Havendo mais de dois rolos, a distribuição da carga entre os rolos fica
indeterminada, mesmo colocando-se a rótula superior.
 
Nos dispositivos de deslizamento o contato das superfícies é feito através de uma
chapa de aço inoxidável e de outra de material auto-lubrificante PTFE.
 
As placas de PTFE são fabricadas a partir de matéria-prima virgem, ou seja, sem o
uso de material reciclado.
 
2.3 Aparelho de Apoio Elastomérico
 
 
São constituídos por lâminas de materiais elásticos denominados elastômeros, de
grande durabilidade. O mais conhecido dos elastômeros é o neoprene ou borracha sintética
(polipropileno). Atualmente o elastômero mais utilizado é o policloroprene devido à sua
elevada resistência a intempéries. 
 
Os aparelhos elastoméricos funcionam como um apoio “parcialmente fixo”, ou seja,
permitem pequenos movimentos de rotação e translação.
 
 
3 Apoios de Concreto
 
 
Os apoios de concreto são constituídos por lâminas estreitas de concreto de
alta qualidade. A lâmina apresenta uma grande resistência ao esmagamento, superior à
resistência do próprio concreto, devido ao efeito de cintamento propiciado pelas massas de
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concreto junto à lâmina. Trabalhando sob tensões de compressão elevadas, o concreto da
lâmina plastifica-se, permitindo pequenas rotações da peça apoiada; nessas condições, o
apoio de concreto funciona como uma rótula, de pequena capacidade de rotação.
 
Em alguns casos especiais, o apoio de concreto é feito com forma circular, que
permite pequenas rotações em qualquer direção.
 
 
3.1 Tensões U�lizadas nas Rótulas de Concreto
 
 
As rótulas de concreto trabalham geralmente com tensões de compressão
elevadas, que provocam a plastificação parcial do concreto.
 
Em geral, o dimensionamento das rótulas é feito com tensões em serviço da
ordem de 100 kgf/cm2 a 150 kgf/cm2.
 
 
3.2 Armaduras das Rótulas de Concreto
 
 
As rótulas de concreto provocam grandes concentrações de tensões, necessitando
de armaduras de fendilhamento, necessárias para evitar ou controlar a fissuração do
concreto, em decorrência do espalhamento das tensões.
 
4 Apoios Metálicos
 
 
Os apoios metálicos, utilizados em estruturas de concreto, são geralmente apoios
móveis, formados por rolos ou pêndulos.
 
Atualmente são fabricados apoios de rolo em que as superfícies de contato são
revestidas com uma capa de 5 mm a 10 mm de aço cromo inoxidável de alta resistência.
Graças a esta capa, as pressõ0es admissíveis de contato podem ser mais elevadas,
resultando também tensões diametrais mais altas.
A tensão sm depende dos materiais do rolo e das chapas de apoio sendo
determinada pelo material mais fraco.
 
 
5 Apoios Elastoméricos
 
 
5.1 Tipos de Apoios Elastoméricos
 
 
Os apoios elastoméricos podem ser constituídos por uma lâmina de neoprene
simples ou por diversas camadas, intercaladas com chapas metálicas. Neste caso, o
neoprene é vulcanizado juntamente com as chapas metálicas, de modo que se estabelece
uma boa aderência entre os dois materiais, condição necessária para o trabalho conjunto dos
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mesmos. Além disso, o neoprene envolve totalmente as chapas de aço, protegendo-as contra
a corrosão.
 
A invenção dos apoios de neoprene fretado é atribuída a Freyssinet, que, em 1952,
teve a idéia de melhorar o comportamento dos apoios de borracha, reforçando-os com
malhas soldadas. Em 1956 esse reforço foi substituído por chapas metálicas, coladas ao
neoprene por vulcanização.
Os apoios elastoméricos permitem pequenos deslocamentos horizontais, até cerca de
2/3 da soma das espessuras de neoprene do apoio, além de rotações. Eles absorvem,
também, esforços horizontais, os quais são estimados levando-se em conta as propriedades
elásticas dos apoios.
 
Quando os deslocamentos previstos ultrapassam a capacidade de deformação do
elastômero, pode-se associar o elastômero com uma camada de teflon, que permite um
movimento de translação por deslizamento.
 
Assim, resumidamente, os apoios elastoméricos podem ser subdivididos em simples,
fretados e fretados deslizantes. Os apoios simples são constituídos somente de elastômero
e tem sua aplicação principal dirigida aos pré-moldados, dimensionados para pressões
verticais de 30 kgf/cm2. Os apoios fretados são compostos de aço-carbono e elastômero. O
aço utilizado é o 1020 laminado a frio e o elastômero é o policloroprene, devido à altíssima
resistência a intempéries e alta resiliência. Os apoios fretados deslizantes são utilizados
quando os esforços exigem uma altura do apoio que põem em risco sua estabilidade ou
quando desejamos um maior movimento da superestrutura.5.2 Dureza do Neoprene
 
 
A dureza do neoprene é medida pela profundidade de penetração de uma
agulha no material, numa escala de 0 a 90 (escala Shore). A dureza 0 Shore corresponde a
um material completamente mole, não oferecendo nenhuma resistência à penetração da
agulha.
 
A dureza 90 Shore corresponde ao material muito duro. As medidas de dureza são
geralmente feitas com uma tolerância +- 5 Shore, em face da imprecisão
das medidas e da variação da dureza com a temperatura do neoprene.
 
A dureza Shore do neoprene aumenta com a redução da temperatura do material. O
aumento é de cerca de 40%, entre 20ºC e –20ºC, com variação aproximadamente linear no
intervalo.
 
 
5.3 Fluência do Neoprene
 
 
Sob ação de um carregamento não instantâneo, o neoprene apresenta o fenômeno
de fluência, também denominado deformação lenta, que é o incremento da deformação com
o tempo, sob ação de uma carga constante.
 
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O neoprene exibe o fenômeno de fluência, seja qual for a idade do material, enquanto
no concreto, por exemplo, a fluência diminui com a idade do material.
 
Um concreto de 30 anos de idade, sujeito a uma solicitação permanente aplicada
após aquela idade, não apresenta praticamente nenhuma fluência.
 
 
5.4 Módulo de Elasticidade do Neoprene
 
 
O módulo de elasticidade do neoprene (En) é medido em ensaios rápidos de
compressão de placas de neoprene. Observa-se que o módulo de elasticidade não é uma
constante, variando com a forma da placa. Denomina-se fator de forma de uma lâmina de
neoprene a relação entre a área comprimida e a área lateral da lâmina.
 
 
5.5 Módulo de Cisalhamento do Neoprene
 
 
O módulo de cisalhamento do neoprene (Gn) mede a deformabilidade do material sob
ação de tensões de cisalhamento.
 
O módulo de cisalhamento do neoprene depende da dureza Shore e da temperatura
do material.
 
 
6 Apoios Metálicos Elastoméricos
 
Os aparelhos de apoio metálicos elastoméricos podem permitir à estrutura mobilidade
por translação, segundo um ou dois eixos ortogonais entre si e por rotação em torno de um,
dois ou três eixos.
 
Conforme a sua capacidade de translação e rotação são classificados em:
Aparelhos de Apoio Fixos - TF: transmitem os esforços em todas as direções e não
permitem movimentos de translação.
Aparelhos de Apoio Unidirecionais - TU: se movimentam em uma só direção e podem
transmitir esforços na direção perpendicular ao eixo de movimento.
Aparelhos de Apoio Multidirecionais - TM: se movimentam nas direções longitudinal e
transversal.
 
A definição do tipo e especificação do aparelho a ser usado em uma estrutura pode
ser feita a partir dos seguintes elementos:
a) máximo carregamento vertical;
b) mínimo carregamento vertical;
c) carregamento horizontal nas direções transversal e longitudinal;
d) pior combinação de carregamentos resultante do máximo carregamento horizontal e
do mínimo carregamento vertical;
e) deslocamento nas direções longitudinal e transversal;
f) rotação prevista para o aparelho;
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g) máxima tensão de compressão permitida no concreto dos pilares e vigas;
h) informações diversas sobre a construção da estrutura onde serão instalados os
aparelhos, tais como:
- tipo da estrutura (de concreto ou aço);
- layout dos apoios;
- espaço disponível para os apoios, etc.
 
 
 
 
Exercício 1:
A almofada de neoprene fretado de uma ponte isostática tem a finalidade de: 
A)
permitir o rebaixamento dos pilares.
B)
aumentar a capacidade de carga dos tubulões.
C)
permitir pequenos deslocamentos horizontais do tabuleiro.
D)
permitir a fixação de chumbadores nos pilares.
E)
aumentar a resistência do concreto das fundações.
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(C)
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Exercício 2:
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Os aparelhos de apoio metálicos que suportam o tabuleiro de uma ponte,
geralmente compostos por aço inox e teflon, são posicionados:
A)
nas fundações.
B)
sobre a pavimentação do tabuleiro.
C)
embutido nos pilares.
D)
entre o topo do pilar e a base do tabuleiro.
E)
nas grades de proteção.
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(D)
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