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PONTES S E T O R D E M A R K E T I N G G R U P O S E R E D U C A C I O N A L S E T O R C U R S O D E E N G E N H A R I A C I V I L A P R E S E N T A Ç Ã O : Conhecer os diferentes tipos de solicitações nas pontes; Transformar o efeito dinâmico de determinadas cargas para serem usadas como cargas estáticas; Diferenciar os elementos da superestrutura; Entender como é realizada a distribuição dos esforços no tabuleiro e vigamento principal; Determinar o tipo de projeto de uma ponte. D A T A Objetivos da unidade As pontes são consideradas um tipo de estrutura particular. Dessa forma, as ações a serem consideradas e a segurança devem seguir a norma NBR 8681:2003 (ações e segurança nas estruturas) e a NBR 7187:2002 (projeto e execução de pontes de concreto armado e protendido), que classifi cam as ações como permanentes, variáveis e excepcionais. D A T A Solicitações nas pontes As ações permanentes são as que ocorrem com valores constantes ou com pequena variação em torno da média, durante toda a vida útil da construção. As ações permanentes diretas são os pesos próprios dos elementos da construção, incluindo- se o peso próprio da estrutura e de todos os elementos construtivos permanentes; e são exemplos das permanentes indiretas protensão, recalques de apoio e a retração dos materiais. As ações variáveis são as cargas que ocorrem com valores que apresentam variações signifi cativas em torno de sua média, durante a vida útil da construção. As ações variáveis ocorrem com as cargas móveis ou acidentais das construções, ou seja, cargas que atuam nas construções em função de seu uso (veículos, mobiliário, pessoas, materiais diversos, entre outros). D A T A Solicitações nas pontes As ações normais são aquelas que têm probabilidade de ocorrência suficientemente grande para que sejam obrigatoriamente consideradas no projeto das estruturas e as ações especiais são ações sísmicas ou cargas acidentais de natureza ou de intensidade especiais. Já as ações excepcionais devem ser consideradas nos projetos de determinadas estruturas, mas são cargas cuja duração é extremamente curta e muito baixa a probabilidade de ocorrência durante a vida da construção. Alguns exemplos são: incêndios, enchentes, sismos ou até explosões. D A T A Solicitações nas pontes Solicitações provocadas pelas cargas permanentes As estruturas das pontes devem suportar os esforços de cargas externas e o peso da estrutura, também chamado de peso próprio. O peso próprio apresenta relevância relativa na totalidade das solicitações, pois depende do material e do vão livre da ponte em questão. Porém, não é o peso próprio da estrutura que compõe a carga permanente. São também as sobrecargas fi xas colocados sobre a ponte. Como, por exemplo, pavimentação, guarda-corpo, guarda-rodas, postes, lastros, canalizações ou qualquer outra carga que apresente atuação constante durante a maior parte da vida da obra. Esses elementos são compostos por diferentes materiais e, por isso, é importante conhecer seus diferentes pesos específicos. D A T A Tipos de solicitações D A T A Tipos de solicitações Pontes ou viadutos são responsáveis por permitir que veículos se desloquem por obstáculos como rios, estradas, vales, cursos d’água em geral etc. Chamamos de cargas úteis os pesos dos veículos, e os movimentos realizados por eles são efeitos de impacto vertical, bem como as irregularidades das pistas que produzem acréscimo nos pesos atuantes. A principal diferença de carga das pontes e viadutos é a frenagem e a aceleração dos veículos, pois geram esforços longitudinais. No caso de obras em curva, o deslocamento dos veículos produz esforços horizontais transversais, devido à força centrífuga. Vale ressaltar que os elementos estruturais e não estruturais que conferem peso próprio à estrutura são considerados como ações verticais. D A T A Solicitações provocadas pelas cargas úteis Segundo Pfeil (1979), ao dimensionar a obra devemos levar em conta as solicitações geradas pelos elementos naturais, como terra, água e ar em contato com a ponte, que vão exercer pressões sobre a estrutura. Por exemplo, em pilares de altura entre 50 m e 100 m, as solicitações provocadas pelo vento são importantes em seu dimensionamento. Já em pontes, nas quais os pilares se encontram em rios suscetíveis a grandes enchentes, deve-se atentar para solicitações consideráveis nos pilares, devido à pressão da água, podendo ainda ser aumentadas em razão do impacto de troncos de árvores trazidos pelas cheias. Existem também os aterros que dão acesso à obra e são chamados de empuxo de terra. Estes são esforços horizontais a serem absorvidos pelos encontros ou pilares da ponte. Podem ocorrer deformações nos terrenos e, então, estas provocarem deslocamentos das fundações, dando, assim, origem a solicitações nas obras com estrutura estaticamente indeterminada. D A T A Solicitações produzidas pelos elementos naturais As cargas móveis constituem a principal diferença no dimensionamento de edifícios e obras de pontes. São oriundas do tráfego ao qual a estrutura está sujeita em serviço. As pontes rodoviárias e ferroviárias estão sujeitas à essa carga. As cargas usadas em cálculo não são iguais às cargas reais que circulam nas estradas, pois são fixadas nas normas. Nas pontes rodoviárias, por exemplo, as cargas de cálculo obedecem a NBR 7188 (ABNT, 2013), utilizando veículos de dimensões especiais, chamados de trem-tipo, enquanto que as cargas reais são caminhões com dimensões e pesos fixados pelas agências reguladoras específicas, chamada lei da balança. Também podem seguir necessidades específicas da obra. Vale ressaltar que as cargas móveis podem ocupar qualquer posição sobre o tabuleiro da ponte e, por isso, para cada longarina, é necessário procurar a posição do carregamento que provoque a máxima solicitação em cada uma das seções de cálculo. É um processo trabalhoso e, a fim de minimizá-lo, faz-se uso do trem-tipo, abordado mais adiante. D A T A Cargas móveis Os elementos básicos constituintes da superestrutura das pontes rodoviárias são: • Lajes do tabuleiro; • Vigamento do tabuleiro; • Passeios de pedestres, guarda corpos e barreiras; • Cortinas e alas; • Laje de transição; • Juntas de dilatação; • Sistema de drenagem; • Pista de rolamento dos veículos. D A T A Elementos da superestrutura Os elementos básicos constituintes da superestrutura das pontes rodoviárias são: • Lajes do tabuleiro; • Vigamento do tabuleiro; • Passeios de pedestres, guarda corpos e barreiras; • Cortinas e alas; • Laje de transição; • Juntas de dilatação; • Sistema de drenagem; • Pista de rolamento dos veículos. D A T A As lajes do tabuleiro sustentam de modo direto as pistas de rolamento e os passeios de pedestres. Em geral, são executadas em concreto. O concreto protendido também é uma opção bastante utilizada. Atualmente, é utilizado um sistema conhecido por pré-lajes, que funcionam como forma, ou seja, não necessitam de escoramento para as lajes concretadas in loco. Esse sistema é constituído por lajotas pré-moldadas apoiadas sobre as vigas principais (podem ser protendidas pré-moldadas ou metálicas) e suas armações das pré-lajes estão incluídas no dimensionamento total da laje do tabuleiro. D A T A Lajes do tabuleiro Esse elemento se constitui por vigas longitudinais, também chamadas de vigas principais ou longarina, e vigas transversais, chamadas de transversinas. As vigas principais suportam as cargas atuantes sobre a superestrutura e as transferem para os pilares ou encontros. As transversinas podem ser ligadas ou separadas da laje, e têm a função de contraventamento, colaboram na distribuição das cargas do tabuleiro para o vigamento principal, como no caso das pontes em grelha. D A T A Vigamento do tabuleiro D A T A Com a finalidade de atenuar a diferença de nível entre o estrado da ponte e o aterro das cabeceiras, as pontes apresentam a laje de transição, constituída por uma laje de concreto armado apoiada na extremidade da ponte deum lado e de outro no terrapleno. Em geral, a diferença de nível é provocada por recalques do terrapleno ao longo do tempo. D A T A Laje de transição D A T A As juntas de dilatação são colocadas nas juntas do vigamento principal e são previstas nas pontes de grande comprimento para interrupções estruturais no tabuleiro, de forma a permitir os movimentos provocados pela fluência e retração do concreto, movimentos oriundos da variação de temperatura. D A T A Juntas de dilatação D A T A Determinação do trem-tipo Como dito na descrição das cargas móveis, elas podem ocupar qualquer posição sobre o tabuleiro da ponte, então, para cada longarina, é necessário procurar a posição do carregamento que provoque a máxima solicitação em cada uma das seções de cálculo. Objetivando minimizar esse processo trabalhoso, adota-se o conceito do trem-tipo. Os trens-tipo são formados por um veículo e cargas uniformemente distribuídas (Figura 10). O trem-tipo de uma longarina é quinhão/cota de carga nela produzida pelas cargas móveis de cálculo na posição mais desfavorável para longarina estudada. A Tabela 2 mostra os valores de q e q’ para as diferentes classes. D A T A Superestrutura: distribuição dos esforços no tabuleiro e vigamento principal D A T A D A T A Baseando-se na norma brasileira NBR 7188 (ABNT, 2013), os trens-tipo rodoviários são divididos em três classes: • Classe 45: a base do sistema é um veículo-tipo de 45 tf de peso total; • Classe 30: a base do sistema é um veículo-tipo de 30 tf de peso total; • Classe 12: a base do sistema é um veículo-tipo de 12 tf de peso total. D A T A No trem-tipo TB450, tem-se um veículo tipo de 450 kN, seis rodas, carga pontual P = 75 kN, três eixos de cargas afastados entre si em 1,5 m, com área de ocupação de 18 m2, circundada por uma carga uniformemente distribuída constante p = 5 kN/m2. Como dito anteriormente, a carga móvel pode assumir qualquer posição na pista rodoviária, desde que as rodas (cargas pontuais) estejam na posição mais desfavorável, inclusive acostamento e faixas de segurança. O mesmo vale para a carga distribuída que, independentemente das faixas rodoviárias, deve estar na posição mais desfavorável. D A T A O aspecto das cargas verticais devido á carga móvel rodoviária D A T A EXERCÍCIOS Questões • “Com relação aos elementos e à estabilidade de estruturas de pontes de concreto armado, julgue o próximo item. são vigas transversais cuja função é ligar as vigas principais e servir de apoio às lajes..” • a) transversina. • b) longarinas • c) cortinas • d) guarda corpo • e) laje Resposta • Alternativa correta: Letra A • Comentário: transversinas — vigas transversais cuja função é ligar as vigas principais, podendo também servir de apoio para as lajes; Questão • Esforços solicitantes que podem atuar na direção horizontal longitudinal em uma ponte são apresentados nas alternativas a seguir, à exceção de uma. Assinale‐a: • • a) Frenagem ou aceleração. • b) Empuxo de terra nos pilares. • c) Força centrífuga. • d) Retração do concreto. • e) Empuxo de terra na cortina . Resposta • Alternativa correta: Letra C • Comentário: Esforços longitudinais • Frenagem ou aceleração da carga móvel; • Empuxo de terra e sobrecarga; • Componente longitudinal do vendo agindo na superestrutura; • Esforço parasitário de variação de temperatura e retração Questão • As pontes pênseis são constituídas por cabos dispostos parabolicamente e pendurais verticais. Não são estruturas apropriadas para concreto e por isso são executadas geralmente em vigamentos metálicos suspensos em cabos portantes de aço. Os vigamentos, que podem ser em treliças ou vigas de alma cheia, devem ter grande rigidez à flexão e principalmente à torção, de modo a minimizar os efeitos dos movimentos vibratórios transversais que podem causar desconforto aos usuários ou mesmo risco à estrutura.Em relação as pontes construídas em Pênsil, analise a figura a baixo e identifique o elemento indicado pelo número 1: resposta • a) viga contínua de concreto. • b) cabo portante. • c) pendurais de suspensão de vigamento no cabo portante. • d) terres de apoio do cabo portante. • e) viga metálica.. • Alternativa correta: Letra E • Comentário: conforme o enunciado aponta, as pontes em pênsil são de estrutura metálica, não sendo ideais o uso de concreto em seus elementos estruturais PONTES S E T O R D E M A R K E T I N G G R U P O S E R E D U C A C I O N A L S E T O R C U R S O D E E N G E N H A R I A C I V I L A P R E S E N T A Ç Ã O :