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PONTES Prof.Hewerton Agra BIBLIOGRAFIA ▸ PFEIL, W. Pontes em concreto armado – Elementos de projeto, solicitações e superestrutura. São Paulo, Ed. Livros Técnicos e Científicos, 3ª. Ed., 1983, 225p. ▸ MARCHETTI, O. Pontes de concreto armado. São Paulo, Ed. Edgard Blücher, 1ª. Ed., 2008, 237p. ▸ Mendes, Luiz Carlos. Pontes. Luiz Carlos Mendes. - Niterói: EdUFF, 2003. 2 CONCEITO GERAL - PONTES Obra destinada à transposição de obstáculos à continuidade do leito normal de uma via, tais como rios, braços de mar, vales profundos, etc. Obs: Quando o obstáculo não for constituído por água, é comumente denominado de viaduto. 3 REQUISITOS PRINCIPAIS DE UMA PONTE Podemos citar 5 requisitos principais: Funcionalidade A ponte deve satisfazer perfeitamente as condições de tráfego, vazão e etc. Segurança A ponte deve ter seus materiais constituíntes solicitados por esforços que provoquem tensões menores que as admissiveis. Estética A ponte deve apresentar aspecto agradável e se harmonizar com o ambiente que se situa. Economia A ponte deve ser a mais econômica possível visando os aspectos citados. Durabilidade A ponte precisa ser durável e projetada para atender as exigências de uso. 5 ELEMENTOS CONSTITUINTES DE UMA PONTE AS PONTES GERALMENTE SÃO CONSTITUIDAS POR: INFRAESTRUTURA Compõe-se das fundações que podem ser em sapatas, blocos, estaqueamentos, caixões etc. Transmitem todas as cargas ao terreno. MESOESTRUTURA Constituida pelos pilares , é o elemento que recebe os esforços da superestrutura e os transmite a infraestrutura em conjunto com vento/água. SUPERESTRUTURA Composta geralmente de lajes e vigas principais e secundárias, elemento de suporte do estrado e absorve as cargas do tráfego. 7 CLASSIFICAÇÃO DAS PONTES 3.1 Segundo a extensão do vão BUEIRO: Vão de até dois metros PONTILHÃO: Vão de 2 a 10m Obs: Não há uma unanimidade quanto aos limites dos vãos para se classificar entre ponte e pontilhão, mas essa classificação se torna desnecessária pois os procedimentos de dimensionamento são iguais. 9 PONTES: Vãos maiores que 10m PERMANENTE São aquelas construídas em caráter definitivo, e sua durabilidade deve atender até que sejam alteradas as condições da estrada PROVISÓRIA São construídas para uma duração limitada, geralmente até que se construa a obra definitiva. São em grande parte, desvios de tráfego. DESMONTÁVEIS Também são construídas por uma duração limitada mas diferem das provisórias pois são reaproveitáveis. 10 3.2 Segundo a durabilidade ▸RODOVIÁRIA ▸FERROVIÁRIA ▸AQUEDUTOS ▸PASSARELAS 11 3.3 Segundo a natureza do tráfego 3.4.1 – Pontes retas ortogonais 12 3.4 Segundo o desenvolvimento planimétrico 3.4.2 – Pontes Curvas 13 3.4 Segundo o desenvolvimento planimétrico 4.1 – Pontes em nível 14 4. Segundo o desenvolvimento Altimétrico 4.1 – Pontes em rampa 15 4. Segundo o desenvolvimento Altimétrico ▸EM VIGAS ▸EM PORTICOS ▸EM ARCOS ▸ATIRANTADAS ▸PÊNSEIS 16 5. Segundo o sistema estrutural da superestrutura ▸MADEIRA ▸CONCRETO ARMADO ▸CONCRETO PROTENTIDO ▸AÇO 17 6. Segundo o material da superestrutura ▸PONTES COM TABULEIRO SUPERIOR; ▸PONTES COM TABULEIRO INTERMEDIÁRIO; ▸PONTES COM TABULEIRO INFERIOR; 18 7. Segundo a posição do tabuleiro 19 MAS AFINAL, COMO ESCOLHER O TIPO DE PONTE? Critérios para escolha: 20 Tamanho do vão Altura disponível Cargas Finalidade Disponibilidade de materiais PLANTAS E CORTES DE PONTES EM C.A FORÇAS EXTERNAS: CARGAS PERMANENTES As cargas permanentes são representadas pelo peso dos elementos estruturais e também dos elementos que estão fixos a estrutura da ponte. Tais como: Guarda-corpo Guarda-rodas Defensas Passeio Pavimentação Postes Trilhos e etc. 26 Cargas Permanentes No caso das cargas permanentes elas podem ser de dois tipos: a) Distribuídas b) Concentradas 27 Cargas Permanentes MATERIAL γ (tf/m³) γ (kN/m³) Concreto Armado 2,5 25 Concreto Protendido 2,5 25 Concreto Simples 2,2 22 Aço 7,85 78,5 Madeira 0,8 8,0 Obs: De posse do carregamento, analisa-se os elementos estruturais e traça os diagramas dos esforços. Em uma seção transversal com duas vigas principais sem laje inferior podemos realizar o levantamento da carga permanente tomando apenas a metade da seção transversal. A armadura que for calculada pra um lado será a mesma para o outro devido a simetria. 28 Cargas Permanentes 29 EXEMPLO 1: Cargas Permanentes CORTE LONGITUDINAL (METADE) CORTE TRANSVERSAL (METADE) 30 EXEMPLO 1: Cargas Permanentes VISTA INFERIOR DA PONTE (METADE) 31 EXEMPLO 1: Cargas Permanentes VISTA EXTERNA DA CORTINA 32 EXEMPLO 1: Cargas Permanentes RESOLUÇÃO VISTA EXTERNA DA CORTINA Trans. Apoio CortinaCortina Trans. ApoioTrans. vão Laje + longarinas + elementos acessórios 33 EXEMPLO 1: Cargas Permanentes 1.1 Cálculo da carga uniformemente distribuída (Laje+longarinas+elementos acessórios) a) Longarina (vermelho) Along = b * h = 40 * (165+25+10) = 8000 cm² = 0,8 m² b) Laje – balanço (verde) Alaje_balanço = = 4950 cm² = 0,495 m² c) Laje (azul) Alaje = b*h = 240 * 20 = 4800 cm² = 0,48 m² 2 220*)1035( 2 *)( hbB 34 EXEMPLO 1: Cargas Permanentes 1.2 Cálculo da carga uniformemente distribuída (Laje+longarinas+elementos acessórios) d) Laje mísula (amarelo) Alajemisula = = 375 cm² = 0,038 m² e) Passeio (roxo) Apasseio = = 2800 cm² = 0,28 m² Logo, nossa Carga de Concreto Armado será: Pconcreto = = (0,8 + 0,495 + 0,48 + 0,038 + 0,28) * 25 = 52,33 Kn/m 2 15*50 2 * hb 2 32*)85585( 2 *)( hbB cA * 35 EXEMPLO 1: Cargas Permanentes 1.3 Cálculo da carga uniformemente distribuída (Laje+longarinas+elementos acessórios) GUARDA-CORPO: 1 Kn/m PAVIMENTO: Apavimento = Apavimento = 3690 cm² = 0,369 m² Ppavimento = 0,369 * 24 = 8,86 Kn/m RECAPEAMENTO (norma) Precapeamento = pnorma * lpista = 2 * (2,4+0,4+2,2-0,90) = 8,2 Kn/m 2 )58522040240(*)711( 2 *)( hbB 36 EXEMPLO 1: Cargas Permanentes CARGA UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA TOTAL Ptotal = pconc + pguarda-corpo + ppavimento + precapeamento Ptotal = 52,33 + 1,00 + 8,86 + 8,2 = 70,39 Kn/m 37 EXEMPLO 1: Cargas Permanentes 2. CARGAS CONCENTRADAS Cortinas a) Fechamento (vermelho) 38 EXEMPLO 1: Cargas Permanentes 2. CARGAS CONCENTRADAS Cortinas b) Dente Inferior (azul) 39 40 TRANSVERSINA DE APOIO: (Cinza) (Vermelho) 41 42 TRANSVERSINA DO VÃO: FINALMENTE, CONSEGUIMOS MONTAR NOSSO ESQUEMA ESTÁTICO 43 ESFORÇOS EXTERNOS – CARGAS PERMANENTES CÁLCULO DOS ESFORÇOS DEVIDO ÀS CARGA PERMANENTES: • PONTE COMPOSTA POR 2 VÃO DE 25m; • CADA VÃO POSSUI 2 VIGAS, DISTANTES DE 5,3m; • O OFF-SET DA PLATAFORMA TEM 8,60m E TEM LAJE COM ESPESSURA DE 30cm; 44 EXERCÍCIO 2 • CALCULAR O PESO PRÓPRIO TOTAL DA ESTRUTURA, DESENHAR O ESQUEMA ESTÁTICO E ESBOÇAR OS GRÁFICOS DE ESFORÇO CORTANTE E MOMENTO FLETOR. • CONCRETO ARMADO = (46,25Kn/m) + 1 = 47,25 kn/m / ASFALTO 5,5 kn/m + 6,8 kn/m = 59,55 kn/m • AS VIGAS POSSUEM SEÇÃO DE 0,30m X 1,70m; ( LAJE = 1,29m²) (LONG = 0,51m²) (PASSEIO = 0,05m²) (GUARDA-CORPO= 0,32m²) (ASFALTO = 0,145 m²) • AS DEFENSAS TÊM BASE DE 40cm E ALTURA DE 80cm; • AO LADO DAS DEFENSAS EXISTE UM PASSEIO DE 50cm DE LARGURA E 10cm DE ALTURA; • AS VIGAS TRANSVERSINAS POSSUEM SEÇÃO DE 0,30m X 1,40m; = 2,1m³ * 25 = 52,5 KN • O REVESTIMENTO ASFÁLTICO POSSUI ESPESSURA DE 7cm; 45 46 ESFORÇOS DEVIDOS ÀS CARGAS MÓVEIS CONCEITOS GERAIS ▸ Cargas móveis são aquelas produzidas pelos veículos que irão trafegar naquela ponte. A norma que rege as cargas móveis é a NBR 7188. ▸ Segundo a norma em questão, em pontes rodoviárias, a carga móvel é constituída por um veículo e por cargas q e q' uniformemente distribuídas. A carga q é aplicada em todas as faixas da pista de rolamento, nos acostamentos e afastamentos, descontando-se apenasa área ocupada pelo veículo. A carga q' é aplicada no passeios. DISTRIBUIÇÃO DOS ESFORÇOS NA DIREÇÃO TRANSVERSAL E LONGITUDINAL TABELAS DE PESOS E TRENS-TIPO ▸ Para passarela de pedestres: classe única, na qual a carga móvel é uma carga uniformemente distribuída de intensidade q = 5 kN/m2 não majorada pelo coeficiente de impacto. 50 OS VEÍCULOS-TIPO SÃO 3: 51 CONCEITOS GERAIS ▸ As cargas móveis podem ocupar qualquer posição no tabuleiro da ponte, portanto, precisamos procurar a posição do carregamento mais desfavorável para a longarina em cada uma das seções de cálculo. Esse procedimento pode ser inviável de se realizar manualmente e para isso utiliza-se o conceito de trem-tipo. ▸ Denomina-se trem-tipo de uma longarina o conjunto de cargas produzidas nela pelas cargas móveis de cálculo, colocadas na largura do tabuleiro, na posição mais desfavorável da longarina em estudo. EXERCÍCIO 1 – CARGAS MÓVEIS ▸ RESOLUÇÃO EM SALA. 53 EXERCÍCIO 2 – CARGAS MÓVEIS ▸ PARA EXERCITAR 54 55 LINHA DE INFLUÊNCIA NO ESFORÇO CORTANTE LINHA DE INFLUÊNCIA NO MOMENTO FLETOR