Apostila Pontes e grande estruturas - Unidade II

Prévia do material em texto

Grandes Estruturas – 
Pontes
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Dr. Antonio Carlos da Fonseca Bragança Pinheiro
Revisão Textual:
Prof.ª Dr.ª Selma Aparecida Cesarin
Elementos Estruturais no Projeto de Ponte
Elementos Estruturais 
no Projeto de Ponte
 
 
• Apresentar os componentes estruturais e de projeto para as pontes. É apresentada a defi-
nição e os elementos para projeto de pontes e viadutos, bem como as nomenclaturas das 
partes fundamentais das pontes. 
• Também serão apresentados os elementos geométricos, topográficos, hidrológicos e geo-
técnicos para o projeto das pontes e, por fim, as ações permanentes, as variáveis e as consi-
derações normativas.
OBJETIVOS DE APRENDIZADO 
• Introdução;
• Definição e Elementos para Projetos de Pontes e Viadutos;
• Nomenclatura das Partes Fundamentais das Pontes;
• Elementos Geométricos, Topográficos, Hidrológicos e 
Geotécnicos para o Projeto de Pontes;
• Ações Permanentes, Variáveis e Considerações Normativas.
UNIDADE Elementos Estruturais no Projeto de Ponte
Introdução 
Os critérios para projeto de pontes são Critério tecnológico, Critério estético e 
Critério econômico (Figura 1).
Critérios para 
Projetos de Pontes
Critério
Tecnológico
Critério
Econômico
Critério Estético
Figura 1 – Critérios para Projeto de Pontes
• Critério Tecnológico:
 » Insumos: (MDO) Mão de Obra Especializada, (MAT) Materiais de Qualidade 
e (EQP) Equipamentos Adequados;
 » Funcionalidade: Permitir o tráfego atual com previsões para seu incremento 
futuro, bem como dar vazão ao escoamento das águas existentes sob ela, com 
o mínimo de perturbações;
 » Segurança: Ter tensões e deformações compatíveis, para todas as ações pos-
síveis em sua vida útil.
• Critério Estético: As pontes devem apresentar boa aparência, sem criar gran-
des contrastes com o ambiente em que estão inseridas;
• Critério Econômico: As pontes devem apresentar a solução tecnológica de melhor 
relação custo · benefício.
Definição e Elementos para 
Projetos de Pontes e Viadutos
Os viadutos podem receber, em função de suas particularidades, as seguintes 
denominações: 
• Viaduto de acesso;
• Viaduto de meia encosta.
Os viadutos de acesso são utilizados para dar acesso a pontes (Figura 2).
8
9
Comprimento da Ponte
Vão 1
Viaduto de Acesso Ponte Viaduto de Acesso
Curso d’água
Vão 2 Vão 3
Figura 2 – Viadutos de acesso
Fonte: Acervo do conteudista
Os viadutos de meia encosta são utilizados em encostas, com o objetivo de minimizar 
a movimentação de solo em encostas íngremes ou como alternativa ao emprego de 
muros de arrimo ou a estruturas similares (Figura 3).
Viaduto de Meia Encosta
Figura 3 – Viadutos de meia encosta
Fonte: Acervo do conteudista
As galerias são um tipo de construção que, em algumas situações, podem ser 
classificadas como pontes. Também podem ser chamadas de bueiros e são obras 
completa ou parcialmente enterradas, que fazem parte do Sistema de Drenagem, 
permanente ou não, das vias, ou são obras destinadas a passagens inferiores para 
pessoas e/ou animais (Figura 4).
Ponte em Galeria
Curso d’água
Figura 4 – Galeria com característica de ponte
Fonte: Acervo do conteudista
9
UNIDADE Elementos Estruturais no Projeto de Ponte
Nomenclatura das Partes 
Fundamentais das Pontes
As estruturas constituintes das pontes, em seus aspectos estruturais, podem ser 
subdivididas em Superestrutura, Mesoestrutura e Infraestrutura (Figura 5).
Subdivisão das
Estruturas de PontesSuperestrutura
Mesoestrutura
Infraestrutura
Figura 5 – Subdivisão das estruturas de pontes
Superestrutura
A superestrutura é a parte da ponte destinada a vencer o obstáculo e pode ser 
subdividida em duas partes:
• Estrutura principal (sistema estrutural principal ou simplesmente sistema 
estrutural): Tem a função de vencer o vão livre. É composta por vigas longarinas 
e vigas transversinas;
• Estrutura secundária (tabuleiro ou estrado): Recebe a ação direta das cargas 
e a transmite para a estrutura principal. É composta pela laje.
Mesoestrutura
A mesoestrutura é composta por:
• Aparelho de apoio: Elemento estrutural colocado entre a infraestrutura e a su-
perestrutura, destinado a transmitir as reações de apoio e permitir determinados 
movimentos da superestrutura;
• Encontro: Elemento estrutural situado nas extremidades das pontes, na transição 
de ponte com o aterro da via, e que tem função de suporte e de arrimo do solo;
• Pilar: Elemento estrutural de suporte situado na região intermediária do vão.
Infraestrutura
A infraestrutura é a parte da ponte que recebe as cargas da mesoestrutura e as 
transmite ao solo e é composta pelas fundações. 
A Figura 6 ilustra os elementos constituintes das estruturas de pontes.
10
11
Superestrutra
Mesoestrutura
Infraestrutura
Curso d’água
Figura 6 – Elementos constituintes das estruturas de pontes
Fonte: Acervo do conteudista
Com relação à seção longitudinal, os elementos que compõem as pontes têm as 
seguintes denominações (Figura 7):
• Comprimento da ponte (vão total): distância, medida horizontalmente segundo 
o eixo longitudinal, entre as seções extremas da ponte;
• Vão (vão teórico ou tramo): distância, medida horizontalmente, entre os eixos 
de dois suportes consecutivos;
• Vão livre: distância entre as faces de dois suportes consecutivos;
• Altura de construção: distância, medida verticalmente, entre o ponto mais 
baixo e o mais alto da superestrutura;
• Altura livre: distância, medida verticalmente, entre o ponto mais baixo da 
 superestrutura e o ponto mais alto do obstáculo. 
Comprimento da Ponte
Vão 1
Viga
Longarina
Altura de
Construção
Vão Livre
Altura Livre
Encontro
Fundação
Pilar
Aparelho
de Apoio
Curso d’água
Vão 2 Vão 3
Figura 7 – Elementos na seção longitudinal de pontes
Fonte: Acervo do conteudista
Com relação à seção transversal das pontes, no caso de não permitir a passagem 
de pedestres, tem-se os seguintes elementos (Figura 8):
• Pista de rolamento: largura disponível para o tráfego normal dos veículos, que 
pode ser subdividida em faixas;
• Acostamento: largura adicional à pista de rolamento destinada à utilização em 
casos de emergência, pelos veículos;
11
UNIDADE Elementos Estruturais no Projeto de Ponte
• Defensa: elemento construtivo de proteção aos veículos, colocado lateralmente 
ao acostamento.
Pista de Rolamento
FaixaAcostamentoDefensa DefensaAcostamentoFaixa
Figura 8 – Elementos da seção transversal de pontes sem pedestres
Fonte: Acervo do conteudista
Com relação à seção transversal das pontes que permitam a passagem de pedes-
tres, em vez da defensa, tem-se os seguintes elementos (Figura 9):
• Passeio: largura adicional destinada exclusivamente ao tráfego de pedestres;
• Guarda-roda: elemento construtivo destinado a impedir a invasão dos passeios 
pelos veículos;
• Guarda-corpo: elemento construtivo de proteção aos pedestres.
Pista de Rolamento
FaixaAcostamentoDefensa DefensaAcostamentoFaixa
Pista de Rolamento
Passeio
Guarda-corpo
Guarda-rodas
Faixa Faixa Acostamento PasseioAcostamento
Figura 9 – Elementos da seção transversal de pontes com pedestres
Fonte: Acervo do conteudista
Elementos Geométricos, 
Topográficos, Hidrológicos e 
Geotécnicos para o Projeto de Pontes
Os parâmetros necessários para a execução de projetos de pontes são: Elementos 
geométricos, Elementos topográficos, Elementos hidrológicos, Elementos geotécni-
cos e Elementos acessórios (Figura 10).
12
13
Parâmetros para
Escução de Projetos
de Pontes
Elementos Geométricos Elementos Topográ�cos
Elementos HidrológicosElementos Acessórios
Elementos Geotécnicos
Figura 10 – Parâmetros para execução de projeto de pontes
Elementos Geométricos
O desenvolvimento geométrico das pontes pode ser classificado em (Figura 11):
• Desenvolvimento planimétrico;
• Desenvolvimento altimétrico.
Desenvolvimento
Geométrico das Pontes
Desenvolvimento
planimétrico
Desenvolvimento
altimétrico
Figura 11 – Desenvolvimento geométrico das pontes
Fonte: Acervo do conteudista
DesenvolvimentoPlanimétrico de Pontes
Conforme o desenvolvimento planimétrico (em planta) do traçado das pontes, 
elas podem ser classificadas em: 
• Pontes retas: São aquelas que apresentam eixo longitudinal reto. Elas podem 
ser ortogonais (Figura 12) ou esconsas (Figura 13);
• Pontes curvas: São aquelas que possuem o eixo longitudinal curvo (Figura 14). 
Linhas de apoio da
superestrutura
Eixo Longitudinal da Ponte
90º
Figura 12 – Ponte reta ortogonal
Fonte: Acervo do conteudista
13
UNIDADE Elementos Estruturais no Projeto de Ponte
Linhas de apoio da
superestrutura
Eixo L
ongit
udina
l da P
onte
≠ 90º
Figura 13 – Ponte reta esconsa
Fonte: Acervo do conteudista
Linhas de apoio da
superestrutura
Eixo 
long
itudi
nal
da po
nte
Figura 14 – Ponte curva
Fonte: Acervo do conteudista
Desenvolvimento Altimétrico de Pontes
Conforme o desenvolvimento altimétrico (em vista lateral) do traçado das pontes, 
elas podem ser classificadas em: 
• Retas: Horizontal (Figura 15) ou em rampa (Figura 16);
• Curvas: Tabuleiro convexo (Figura 17) ou tabuleiro côncavo (Figura 18).
Curso d’água
Ponte reta horizontal
Figura 15 – Ponte reta horizontal
Fonte: Acervo do conteudista
14
15
Curso d’água
Ponte reta em rampa
Figura 16 – Ponte reta em rampa
Fonte: Acervo do conteudista
Curso d’água
Ponte curva de tabuleiro convexo
Figura 17 – Ponte curva de tabuleiro convexo
Fonte: Acervo do conteudista
Curso d’água
Ponte curva de tabuleiro concavo
Figura 18 – Ponte curva de tabuleiro côncavo
Fonte: Acervo do conteudista
Nos elementos geométricos, também, é importante dimensionar a largura das 
pontes (Figura 19).
Pista de rolamento
Defensa Acostamento
Acostamento
Faixa
Faixa Defensa
0,8 m
a
0,9 m
3,5 m a 4,0 m2,5 m a 3,0 m0,4 m a 0,5 m
Figura 19 – Elementos geométricos da seção transversal de pontes
Fonte: Acervo do conteudista
15
UNIDADE Elementos Estruturais no Projeto de Ponte
No Brasil, durante muitos anos, as pontes rodoviárias federais foram construídas 
com pista de 8,20m e guarda-rodas laterais de 0,90m de largura, perfazendo a lar-
gura total de 10m. 
Essa largura dava a sensação de estrangulamento da plataforma da estrada, que 
provocava uma obstrução psicológica nos motoristas e causava acidentes. 
No final do século XX, o DNER (Departamento Nacional de Estradas de Roda-
gem) passou a adotar para a largura das pontes rurais a largura total da estrada (pista 
e acostamento) e guarda-rodas mais eficientes.
É denominado gabarito o conjunto de espaços livres que deve apresentar o proje-
to de uma ponte, de modo a permitir o escoamento do fluxo previsto para ela.
Elementos Topográficos
O levantamento topográfico é uma atividade necessária ao estudo de implantação 
de uma ponte e para projeto de pontes deve conter os seguintes desenhos (Figura 20):
• Planta em escala;
• Planta do terreno no qual será implantada a ponte: Deve ser feita em uma 
extensão maior que 50m em cada extremidade de seu comprimento provável e lar-
gura de 30m, feita em escala de 1:100 ou 1:200, com curvas de nível feita de metro 
em metro, contendo a posição do eixo locado e a indicação de sua esconsidade;
• Perfil ao longo do eixo locado.
Desenhos Topográ�cos 
para Projetos de PontesPlanta em escala
Per�l do local ao 
longo do eixo da ponte
Planta do local de
implantação da ponte
Figura 20 – Desenhos topográficos para projeto de pontes
Elementos Hidrológicos
Os elementos hidrológicos recomendados para um projeto conveniente de uma 
ponte são (Figura 21):
• Cotas observadas de máxima cheia e de estiagem: com a indicação das 
épocas, frequência e período dessas ocorrências;
• Dimensões e medidas físicas: suficientes para a solução dos problemas de 
vazão do curso d’água sob a ponte e erosão do leito, como:
 » Área da bacia hidrográfica (km²) a montante da obra até a cabeceira;
 » Extensão do talvegue (km), desde o eixo da obra até a cabeceira;
 » Altura média anual das chuvas (mm);
16
17
» Declividade média do espelho d’água em um trecho próximo da obra, de exten-
são suficiente para caracterizá-la, bem como indicações concernentes à permea-
bilidade do solo, existência na bacia hidrográfica de vegetações e retenções evapo-
rativas, aspecto das margens, rugosidade e depressões do leito no local da obra.
Cotas observadas de 
máxima cheia e de estiagem
Elementos 
hidrológivos para
projetos de pontes
Dimensões e
medidas físicas
Área da bacia hidrográ�ca
Extensão do telvegue
Altura média anual
das chuvas
Declividade média do
espelho de água em um trecho
próximo da obra
Figura 21 – Elementos hidrológicos para projeto de pontes
Elementos Geotécnicos
Os elementos geotécnicos necessários à elaboração do projeto de uma ponte são (22):
• Relatório de prospecção de geologia: Realizada no local da provável implan-
tação da obra, considerando seu esboço estrutural, e realçando peculiaridades 
geológicas porventura existentes;
• Relatório de sondagem de reconhecimento do subsolo: Compreendendo os 
seguintes itens:
» Planta de locação das sondagens, referida ao eixo da via;
» Descrição do equipamento empregado – Peso, altura etc.;
» Sondagens de reconhecimento do subsolo, em toda a extensão provável da 
futura obra de arte (ponte ou viaduto). As sondagens devem ser em número 
suficiente para permitir uma definição precisa quanto à natureza e à distribui-
ção das camadas constituintes do subsolo.
Elementos geotécnicos
para o projeto de pontes
Relatório de
prospecção de
geologia
Relatório de 
sondagem de 
reconhecimento 
do subsolo
Figura 22 – Elementos geotécnicos para projeto de pontes
 Elementos Acessórios
Os elementos acessórios são as informações que são de caráter tecnológico es-
pecial e que podem ser de grande interesse para o projeto, ou a construção de uma 
ponte quando constatada sua ocorrência.
17
UNIDADE Elementos Estruturais no Projeto de Ponte
Ações Permanentes, Variáveis 
e Considerações Normativas
Na análise da resistência e da estabilidade estrutural das pontes, deve-se:
• Identificar todas as forças que atuam, ou poderão ser aplicadas, na estrutura 
da ponte;
• Calcular as reações da estrutura às forças atuantes, bem como verificar se o 
conjunto de forças resulta em equilíbrio estrutural estável;
• Determinar as tensões solicitantes e as deformações resultantes nos elementos 
estruturais e verificar se são admissíveis para seus materiais constituintes.
Como as pontes são um tipo particular de estrutura, as considerações com rela-
ção às ações e à segurança devem ser feitas de acordo com a Norma Técnica ABNT 
NBR 8681:2004 – Ações e segurança nas estruturas – Procedimento, que classifica 
as ações da seguinte forma (Figura 23): 
• Ações permanentes: Diretas e indiretas;
• Ações variáveis: Normais e especiais;
• Ações excepcionais.
Critérios de ações
em pontes
Ações
permanentes
Ações
excepcionais
Ações
variáveis
Figura 23 – Tipos de ações em pontes
Segundo a Norma ABNT NBR 7187:2003 – Projeto e execução de pontes de 
concreto armado e protendido – Procedimento, as ações atuantes nas pontes podem 
ser agrupadas como ações permanentes, ações variáveis e ações excepcionais.
Ações Permanentes
São aquelas que permanecem constantes, ou com pequena variação, durante 
toda a vida útil da estrutura. São elas (Figura 24):
• Cargas provenientes do peso próprio dos elementos estruturais;
• Cargas provenientes de elementos construtivos como o peso da pavimentação, 
dos trilhos, dos dormentes, dos lastros, dos revestimentos, das defensas, dos 
guarda-rodas, dos guarda-corpos e de dispositivos de sinalização;
• Empuxos de terra e de líquidos;
18
19
• Forças de protensão;
• Deformações impostas, isto é, aquelas que são provocadas por fluência e retra-
ção do concreto e por deslocamentos de apoios (recalque de apoio). 
Tipos de ações
permanentes em pontes
Cargas de elementos
construtivos
Empuxo de terra
e de líquidos
Cargas de peso 
próprio da estrutura
Forças de protensãoDeformações impostas
Figura 24 – Tipos de ações permanentes em pontes
 AçõesVariáveis
São aquelas que apresentam variações significativas de intensidade durante a vida 
útil da estrutura. Podem ser normais, quando possuem grande probabilidade de ocor-
rência para que sejam consideradas no projeto, ou especiais, como ações sísmicas ou 
cargas acidentais de natureza ou intensidade especiais. 
São elas (Figura 25):
• Cargas móveis (ação gravitacional, força centrífuga choque lateral, efeitos de 
frenagem e aceleração);
• Cargas de construção;
• Ação do vento;
• Empuxo de terra provocado por cargas móveis;
• Pressão da água em movimento;
• Efeito dinâmico do movimento das águas;
• Variações de temperatura. 
Tipos de ações
variáveis em pontes
Cargas móveis
Cargas de construção
Ação do vento
Empuxo de terra
provocado por 
cargas móveis
Efeito dinâmico
do movimento das águas
Variações de
temperatura
Pressão da
água em movimento
Figura 25 – Tipos de ações variáveis em pontes
19
UNIDADE Elementos Estruturais no Projeto de Ponte
Ações Excepcionais
São aquelas que têm pouca probabilidade de ocorrer e com pouco tempo de dura-
ção. São elas (Figura 26):
• Choques de veículos ou navios nos pilares;
• Choques de veículos nos guarda-rodas;
• Esforços provenientes de abalos sísmicos;
• Outras ações excepcionais. 
Tipos de ações 
excepcionais em pontes
Choque de veículos
ou navios nos pilares
Choques de veículos
nos guarda-rodas
Outras ações
excepcionais
Esforços provinientes
de abalos sísmicos
Figura 26 – Tipos de ações excepcionais em pontes
20
21
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Livros
Propriedades do concreto
N EVILLE, A. M. Propriedades do concreto. 5.ed. Porto Alegre: Bookman, 
2016 . (e-book)
Análise estrutural
KASSIMALI, A. Análise estrutural. São Paulo: Cengage Learning, 2016. (e-book)
 Leitura
NBR 6118
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de 
estruturas de concreto – Procedimentos. Rio de Janeiro: ABNT, 2014
https://bit.ly/2DiOuwW
NBR 6120
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6120: Cargas para 
o cálculo de estruturas de edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 1980.
https://bit.ly/2DiOuwW
NBR 6123
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6123: Forças 
devidas ao vento em edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 1988.
https://bit.ly/2DiOuwW
21
UNIDADE Elementos Estruturais no Projeto de Ponte
Referências
NEVILLE, A. M. Tecnologia do concreto. 2.ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. (e-book)
PORTO, T. B.; FERNANDES, D. S. G. Curso básico de concreto armado: conforme 
NBR 6118/2014. São Paulo: Oficina de Textos, 2015.
RECENA, F. P. Retração do concreto. Dados eletrônicos. Porto Alegre: EDIPU-
CRS, 2014.
22