Introdução a pontes

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SISTEMAS ESTRUTURAIS 
EM PONTES 
PONTES E GRANDES ESTRUTURAS
Profa MsC. Carmen Elena Ramírez Meneses
UNIPLAN
Programa de Engenharia Civil
Segóvia, Espanha
Aquedutos romanos :arcos feitos empedras ou alvenaria
comprimida
Ponte du Gard, 
França
Ponte Vecchio – Firenze (ou Florença), Itália 
arco abatido : predomínio da compressão
Pontes no Porto, Portugal – a primeira em arco e concreto; a segunda 
em arco e treliça metálica; e a do fundo em vigas de concreto
Ponte no Porto, Portugal – em arco e concreto
Ponte no Porto, Portugal –
em arco e treliça metálica e 
dois tabuleiros
Ponte no Porto, Portugal – em arco e concreto
Ponte Lusitânia, fronteira entre Portugal e Espanha
em arco e concreto (observe-se os tirantes) - Arq.: Calatrava
Ponte na Suiça - em arco e concreto –
projeto: Maillart
LOPES, J. Marcos; BOGÉA, Marta; REBELLO, Yopanan. “Arquiteturas da Engenharia e Engenharias da Arquitetura”
1.0Definição:
Ponte é uma obra destinada a transposição de
obstáculos a continuidade normal do leito de uma via.
Tais obstáculos podem ser :
- Rios;
- Braços de Mar;
- Vales Profundos;
- Outras vias, etc.
Classificação quanto a sua utilização:
- Rodoviária;
- Ferroviária;
- Rodoferroviária;
- Pedestre;
Classificação dos elementos constitutivos:
- Superestrutura;
- Mesoestrutura;
- Infraestrutura.
Infraestrutura : são os elementos responsáveis para transmissão dos esforços
da meso estrutura para o terreno ( solo), ou seja as fundações.
Mesoestrutura : são os elementos que transmitem para infraestrutura os
esforços recebidos da Superestrutura, bem como ações devido ao vento, água
em movimento e empuxos nos pilares. Os elementos que constituem a
mesoestrutura são :
- Pilares;
- Travessas;
- Aparelhos de apoio.
Superestrutura o elemento de suporte imediato do estrado (tabuleiro). É
composta por vários elementos:
- Vigas principais (longarinas);
- Vigas secundárias (transversinas);
- Lajes;
- Laje de aproximação.
Classificação quanto ao tipo da superestrutura:
- Laje;
-Vigas
Treliça; 
Arco ou abóbodas;
Pênsil:
Estaiadas
Quanto ao material as pontes podem ser construídas em:
Madeiras;
- Concreto ( armado e protendido);
- Aço;
- Mista.
Fatores que determinam um projeto de pontes:
- Econômico;
- Segurança;
- Durabilidade;
- Estético;
Elementos necessários para o desenvolvimento de projetos de 
pontes:
1) Finalidade:
- Rodoviário dividido por classes:Região 
 
Classe 1 Classe 2 Classe 3 
Plana 100 km/h 80 km/h 70 km/h 
Ondulada 80 km/h 70 km/h 60 km/h 
Montanhosa 60 km/h 50 km/h 40 km/h 
 
- Ferroviário são dividos por:
Passageiros e carga ou mistos
- Pedestre;
- Rodoferroviários;
O estudo do terreno e do traçado(greide) se faz necessário para
obtenção de boa solução viária e por conseqüência obras de
arte mais econômicas.
2) Elementos geométricos:
- Greide
Horinzontal ( tangente ou em curva)
Elevação (Concordância ou trecho reto)
- Largura das pistas
Superlargura;
Sobrelavação (Inclinação das pistas).
Gabarito 
Gabarito Ponte Rio-Niterói
Esconcidades.
3) Elementos topográficos :
Plantas em escala com cota de nível ( 1:1000 ou 1:2000);
Perfil do terreno com greide (escala vertical e horizontal diferentes);
Seções transversais;
4) Elementos Hidrológicos:
- Nível de lâmina d`água (Enchente) ;
- Vazão máxima e mínima;
- Erosão;
- Marés;
5) Elementos geológicos e geotécnicos;
- Sondagens(relatórios de prospecção);
Percurssão
Estática
Rotativa
- Estabilidade dos taludes.
Normas Utilizadas :
NBR 6118 – Cálculo de estruturas em concreto armado:
NBR 7188 – Cargas Móveis em pontes rodoviárias;
NBR 7197 – Projeto de estruturas em concreto protendido;
NBR 7187 - Projeto e execução de pontes de concreto armado e
protendido;
NBR 6123 – Forças devidas ao vento em edificações;
NBR 9062 – Projeto e execução de estruturas em concreto pré-
moldado;
NBR 7189 – Cargas móveis para projetos estrutural de obras
ferroviárias;
Solicitações :
Esforços para dimensionamento :
- Carga Permanente é constituída pelo peso próprio dos elementos 
que constituem a ponte ( vigas, laje tabuleiro, transversinas, etc.) ;
-Sobrecarga Permanente é constituída pelo peso próprio dos
elementos que podem ser modificados ou alterados com o passar
do tempo tais como: Pavimentação e guarda-Corpo.
- Carga Vertical acidental (carga móvel- trem tipo);
Linha de influência: é o diagrama que descreve a variação de um
determinada grandeza ( reação, momento Fletor, esforço cortante)
quando uma carga se desloca ao longo do eixo longitudinal da estrutura.
- Impacto Vertical é ocasionado pelo deslocamento das cargas
acidentais e a irregularidade do pavimento, que esta ligada diretamente
com o vão;
- Impacto Lateral;
- Força centrífuga só ocorre quando não temos um trecho em linha
reta;
- Variação de temperatura;
- Deformação Lenta;
- Ação do vento; - Atrito nos apoios;
- Deslocamento das fundações (recalques diferenciais);
- Empuxo de terra e/ou água;
- Esforços no guarda-corpo e/ou guarda- rodas;
- Frenagem;
- Aceleração;
- Retração.
Ruptura de Trilho
Superestruturas das pontes:
Vigas e Lajes
Vão vencidos com a utilização de lajes e/ou vigas, neste caso 
as solicitações principais são o momento fletor e esforço 
cortante 
Ponte Ferroviária Com pilares treliçados.
Classificação das pontes de concreto quanto a seção 
transversal:
- Laje:
Vão usual até 12 m 
C.A= H/L = 1/15
C.P = H/L = 1/17
- Vigas (Isostáticas):
Vão usual para C.A( 12 m  L  30m)
Vão usual para C.P ( 25m  L  50m)
C.A – H/L = 1/10
C.P – H/L = 1/13
- Vigas múltiplas
Largura do tabuleiro > 13 m
C.A – H/L = 1/15
C.P – H/L = 1/17
- Seção Celular
C.A – H/L = 1/17
C.P – H/L = 1/20
Arcos
A diferença maior entre a solução de arco e de vigas é
que o sistema estrutural feito utilizando-se de arcos
apresenta como esforço principal o esforço normal.
Com utilização de arcos podemos vencer vão maiores do
que com viga chegando a cerca de 300 a 500 metros de
vão livre.
Estruturalmente os arcos podem ser :
- Tri-articulados (isostáticos);
- Bi-rotulados;
- Bi-engastados.
Posição do arco em relação ao tabuleiro
Os arcos podem ser :
•Paralelos;
•Convergentes,
•Contraventados ou não.
a) Arco de tímpano cheio (pequenos)
b) Arco transversal ao tabuleiro com tabuleiro (atirantado)
Cidade De Shuho, Distrito Da Mina, Prefecture De 
Yamaguchi
c) Com arco superior com tabuleiro suspenso em tirantes.
d) Com arco inferior com tabuleiro apoiado em pilares.
e) Com arco inferior com tabuleiro apoiado em pilares.
Ponte da Amizade Brasil-Paraguai
f) Ponte dos arcos (Emílio Baungart)
f) Ponte com arcos com travamento superior
g) Ponte com arco inferior sem pilares
Ejiro, Vila De Mizukami, Distrito De Kuma, Prefecture De Kumamoto
h) Ponte com arco inclinado
Ponte com arco inclinado ( esquema)
 
Detalhes da Ponte
Pontes Pênseis
•As pontes penseis normalmente são utilizadas quando
queremos vencer grandes vãos. Este tipo de solução apresenta
complexibilidade no método construtivo e na determinação dos
esforços dos seus elementos.
•Os elementos estruturais básicos são : vigas, tabuleiros com
grande rigidez, penduradas em cabos flexíveis apresentando as
seguintes características:
O principal elemento da pontes pênsil é o cabo flexível, tal que
permite transferir para as torres, e destas para os blocos de
ancoragem, as cargasda viga de rigidez, por tração simples;
As vigas de rigidez, que recebem as cargas do tabuleiro,
transferem através dos pendurais as reações dessas cargas aos
cabos flexíveis;
O enrijecimento no tabuleiro, cujo sistema estrutural mais
recomendado é a treliça espacial ou plana com duplo travamento
nos nós superiores e inferiores;
As torres das pontes pênseis podem ser engastadas ou
articuladas na sua base e quanto mais alta foram mais
econômicos serão os elementos estruturais cabos e treliça
de rigidez.
Outra grande vantagem deste sistema é a dispensa de
cimbramentos e escoramentos na sua montagem.
A ponte pênsil, obra de arte caracterizada por singular
estética aero- dinâmica, representa um constante
desafio técnico. Sua opção somente tem merecido
aceitação como solução para resolver dificuldades
físicas e construtivas na transposição de grandes vãos.
O projeto é indiscutivelmente elabora- do com certa
dose de arrojo, diante das hipóteses simplificadoras que
devem ser adotadas, também dos critérios de
cálculo disponíveis para verificação do grau de segurança da
obra. A grande incógnita consiste em estabelecer as ver- tiadeiras
ações e deformações provocadas pelas forças do vento,
oscilações verticais e torcionais e do tabuleiro e das torres,
assimecia da carga móvel, temperatura, ete.
Portanto a convicção do grau de segurança e da estabilidade
aerodinâmica torna indispensável a confirmação através de
simulações de carregamentos em modelos reduzidos
representativos do protótipo.
As pontes pênsis se caracterizam pelo comportamento das vigas
de rigidez penduradas nos cabos flexíveis, observando-se as
seguintes considerações:
Ponte em Budapest
Ponte Golden Gate
Processo construtivo
Obra concluída
Passarela Pedestre Estaiada
Ejiro, Vila De Mizukami, Distrito De Kuma, Prefecture De Kumamoto
Ponte estaiada:
São pontes que possuem vigas ancoradas em tirantes chamados
estais.
Os tirantes (estais) podem ser distribuiídos de várias formas com
grandes ou pequenos espaçamentos ao nível do tabuleiro e
configuração em forma de leque (figura b) ou arpa (figura d).
Normalmente é utilizado o sistema misto conhecido como semi-leque
( figura c).
Tipos de ponte estaiada segundo distribuição dos estais
Ponte estaiada (arpa)
Ponte De Tenkenji 
Detalhe dos estais com tubo anti-vandalismo
 
Detalhe do sistema de ancoragem
Estação Santo André – São Paulo
Ponte Estaiada semileque
Ancoragem estais nos pilares
Ancoragem estais no tabuleiro
Ponte De Kasai Nagisa
Ponte atirantada com apenas dois estais
Balanços Sucessivos
Sistema construtivo:
Forma deslizante
Ancoragem dos tirantes de montagem:
Apoio das lajes sobre viga e alvenaria de extremidades
Encontro do arco com o tabuleiro
Vista com fechamento da ponte:
Ponte Tacoma Narrows 
Washington
Momento da ruptura do tabuleiro (resonância)
Vista próxima a Torre após a ruptura
Ponte reconstruída Projeto concluído 2005
A Ponte De Koror-Babeldaob (Reologia)
A ponte do K-b era uma ponte concreta do girder de caixa da
extensão de 237m, construída usando o método cantilever nos
1970s atrasados. Desmoronou de repente uma noite em
setembro 1996, depois que tinha estado por quase 20 anos.
Estes retratos foram feitos a varredura dos postcards
disponíveis no aeroporto internacional de Palau.
Vista geral concluída da obra:
Colapso da estrutura
Ponte com içamento do vão central
A Ponte do Elevador 
Cidade De Morotomi, Distrito De Saga, Prefecture De Saga