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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA: CCET135 – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO II PONTES EM CONCRETO ARMADO RIO BRANCO - AC ABRIL DE 2016 JULIANA TERRA LORENNA ALENCAR VANESSA MACIEL WALTER MAIA Trabalho entregue ao Prof. Dr. Esperidião Fecury Pinheiro de Lima durante a disciplina Estruturas de Concreto Armado II do 8º período do Curso de Bacharelado em Engenharia Civil da Universidade Federal do Acre. RIO BRANCO - AC ABRIL DE 2016 LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Elementos básicos constituintes de uma ponte..................................8 Figura 2 – Trem-tipo conforme NBR-7188.........................................................14 Figura 3 – Esquema de carregamento para cálculo do momento máximo.......15 Figura 4 – Efeito da frenagem e da aceleração.................................................15 Figura 5 – Efeito do empuxo do solo em pilar isolado.......................................16 Figura 6 – Distribuição dos esforços na direção transversa..............................17 Figura 7 – Cargas equivalentes no sistema estrutural principal........................17 Figura 8 – Diagrama de momento em viga........................................................18 Figura 9 – Esquemas estáticos de pontes em vigas simplesmente apoiadas...18 Figura 10 – Ponte Rio/Niterói.............................................................................19 Figura 11 – Ponte com viga de altura variável...................................................19 Figura 12 - Ponte Neuf em Paris.......................................................................20 Figura 13 - Ponte em arco com tirante..............................................................21 Figura 14 - Ponte Estaiada Octávio Frias de Oliveira........................................21 Figura 15 - Ponte em laje maciça......................................................................22 Figura 16 - Ponte com viga caixão....................................................................24 LISTA DE QUADROS Quadro 1 – Elementos e dimensões das pontes.................................................8 Quadro 2 – Pesos dos veículos e valores das cargas distribuídas...................14 Sumário 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................. 6 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................ 7 2.1. Definição ............................................................................................... 7 2.2. Classificação ......................................................................................... 8 2.3. Carregamentos ................................................................................... 10 2.3.1. Ações permanentes ...................................................................... 10 2.3.2. Ações variáveis ............................................................................. 10 2.3.3. Ações excepcionais ...................................................................... 11 2.3.4. Cálculo das solicitações em vigas ................................................ 11 2.3.5. Cálculo das solicitações nas lajes do tabuleiro ............................. 11 2.3.6. Cálculo das solicitações em pilares e fundações.......................... 11 2.4. Projeto ................................................................................................. 12 2.4.1. Elementos Geométricos ............................................................... 12 2.4.2. Elementos Topográficos ............................................................... 12 2.4.3. Elementos Hidrológicos ................................................................ 12 2.4.4. Elementos Geotécnicos ................................................................ 13 3. PONTES DE CONCRETO ARMADO ........................................................ 13 3.1. Cálculo das ações permanentes ......................................................... 13 3.2. Cálculo das ações variáveis ................................................................ 13 3.3. Sistemas estruturais ............................................................................ 16 3.4. Seções transversais ............................................................................ 22 4. PATOLOGIAS ............................................................................................ 24 5. CONCLUSÃO ............................................................................................ 27 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................... 28 6 1. INTRODUÇÃO As pontes são, de maneira geral, artifícios elaborados pelo Homem com o objetivo de interligar dois lugares distintos. Também são chamadas de obras de arte especial devido à elevada especificidade de cada uma. É importante ressaltar que existem várias possibilidades de materiais, técnicas de execução e tipos de estrutura que devem ser analisados e posteriormente escolhidos para a concepção desse tipo de obra. Segundo FILHO apud PINHO, as mais antigas pontes de pedra foram construídas em Roma empregando a técnica de arcos aprendida com os etruscos, especula-se também que pontes de madeira foram utilizadas pelos Romanos para travessias de rios e lagos. No fim do século XVIII iniciou-se a fase de transição entre as pontes de madeira para as pontes metálicas. As pontes de concreto armado só apareceram no início do século XX. Possuíam os tabuleiros em concreto armado e suas estruturas de sustentação eram construídas em arcos tri articulados de concreto simples, isto porque o concreto armado só veio a ser utilizado na mesoestrutura a partir de 1912, quando as pontes de viga e de pórtico, com vãos de até 30 m, começaram a ser construídas. O presente trabalho aborda especificamente as pontes construídas em concreto armado, buscou-se citar os aspectos que envolvem a sua concepção, principalmente aqueles que antecedem o projeto, como por exemplo, estudos geotécnicos e hidrológicos, além dos esforços atuantes neste tipo de estrutura bem como a solução para combatê-los. 7 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. Definição Ponte pode ser definida como a obra que se destina à transposição de obstáculos, como rios, braços de mar, vales profundos, entre outros, permitindo assim o seguimento do fluxo de uma via. São compostas geralmente por infraestrutura, mesoestrutura e superestrutura. A infraestrutura é a parte da ponte por onde são transferidas ao terreno, rocha ou solo, as solicitações, já a mesoestrutura recebe o somatório das solicitações da superestrutura, é o caso das pressões do vento e da água em movimento e por último a superestrutura que recebe as cargas de utilização da ponte. Do ponto de vista estrutural os elementos de uma ponte apresentam o seguinte comportamento: • As lajes recebem diretamente as cargas dos veículos que circulam no tabuleiro, sendo que, nas pontes em concreto armado ou concreto protendido as lajes tambémfazem parte das vigas T, contribuindo para a resistência à flexão destas; • O vigamento secundário, também chamado de transversinas, suporta as cargas transmitidas pelas lajes, conduzindo as reações destas ao vigamento principal; • O vigamento principal, também chamado de longarinas, recebe as cargas transmitidas pelas transversinas e conduz suas reações para os pilares, são as longarinas que vencem os vãos impostos pelos obstáculos naturais e determinam o projeto da obra; • Os pilares recebem as cargas verticais e horizontais da superestrutura e as transferem para as fundações, que por sua vez as transferem para o terreno, no entanto, como a geometria da fundação em geral difere da geometria do pilar, intercala-se um bloco de transição ou coroamento entre esses dois elementos. A seguir, a figura 1 e o quadro 1 mostram com detalhes os elementos que constituem uma ponte. 8 Figura 1 – Elementos básicos constituintes de uma ponte Fonte: adaptado de Mason (1977) Quadro 1 – Elementos e dimensões das pontes Fonte: Adaptado de El Debs e Takeya (2003) 2.2. Classificação As pontes podem ser classificadas de diversas maneiras, sendo as mais comuns: natureza do tráfego, material de construção, tipo estrutural, tempo de utilização e mobilidade do estrato. Quanto à natureza do tráfego as pontes podem ser rodoviárias, ferroviárias, passarelas, rodoferroviárias, aeroviárias. No que se refere ao material utilizado na sua execução, podem ser de madeira, rocha, concreto seja ele simples, armado ou protendido e metálicas. Pode-se classificá-las, também, quanto ao seu tipo estrutural, são eles: em laje, viga, 9 treliça, pórtico, arco ou suspensa, conforme indicam as figuras abaixo, e por último, em termos de tempo de utilização as pontes se subdividem em permanentes e provisórias. Ponte em laje Ponte em viga Ponte em treliça Ponte em pórtico Ponte em arco Ponte suspensa 10 2.3. Carregamentos A determinação dos esforços em estruturas de pontes não é fácil, baseiam- se nos conhecimentos de estática das estruturas conjugados com combinações das ações, a partir daí o projetista pode determinar a distribuição das solicitações. Os avanços tecnológicos da informática incorporados aos cálculos estruturais tornaram os projetos de pontes mais realistas e facilitaram os cálculos. Segundo Pfeil (1985) envolvem basicamente a verificação do equilíbrio do conjunto, verificação da resistência de cada seção, verificações das condições de serviço e de efeitos de 2ª ordem. A NBR 8681 determina que os carregamentos atuantes em estruturas de pontes podem ser divididos em três classes, são eles: permanente, variáveis e excepcionais. 2.3.1. Ações permanentes São as que permanecem constantes ou com pequena variação durante toda a vida útil da estrutura, compreendem entre outras: • cargas provenientes do peso próprio dos elementos estruturais; • as cargas provenientes do peso da pavimentação, dos revestimentos, das barreiras, dos guarda rodas, dos guarda corpos e de dispositivos de sinalização; • os empuxos de solo e de líquidos; • as forças de protensão; • as deformações impostas, isto é, provocadas por fluência e retração do concreto, por variações de temperatura e por deslocamentos de apoios. 2.3.2. Ações variáveis Apresentam variações significativas de magnitude durante a vida útil da estrutura, são elas, no caso específico de pontes: • as cargas provenientes do peso próprio dos elementos estruturais; • as cargas provenientes do peso da pavimentação, dos revestimentos, das barreiras, dos guarda rodas, dos guarda corpos e de dispositivos de sinalização; • os empuxos de solo e de líquidos; • as forças de protensão; • as deformações provocadas pela fluência e retração do concreto, por variações de temperatura e por deslocamentos de apoios; • pressão da água em movimento. 11 2.3.3. Ações excepcionais São aquelas que têm pouca probabilidade de ocorrer e com pouco tempo de duração, podendo ser: choque de veículos ou navios nos pilares, esforços provenientes de abalos sísmicos e choque de veículos no guarda rodas. 2.3.4. Cálculo das solicitações em vigas O método mais difundido na literatura técnica é o das linhas de influência. Para a determinação da solicitação através da linha de influência é utilizado o carregamento denominado de trem-tipo. Segundo PFEIL, a carga móvel, também conhecida como carga útil, pode se localizar em posições variáveis sobre o tabuleiro da ponte. Para isso, o veículo deve ser orientado no sentido do tráfego e ter sua posição variada longitudinalmente (seção mais solicitada) e transversalmente (viga mais solicitada). No dimensionamento, considera-se todas essas posições pelo método da linha de influência para gerar uma combinação de cargas. 2.3.5. Cálculo das solicitações nas lajes do tabuleiro A maior parte das lajes das pontes é de concreto armado ou protendido, apresentam armaduras diferentes e nas direções ortogonais são consideradas isotrópicas. As solicitações das lajes isotrópicas são obtidas com a teoria elástica das lajes, um dos métodos de determinação dos esforços das lajes é baseado no método das superfícies de influência. Segundo MASON as superfícies de influência descrevem o efeito num determinado ponto da laje (momento fletor, força cortante etc.), produzido por uma força unitária atuante em outro ponto qualquer da laje. 2.3.6. Cálculo das solicitações em pilares e fundações Os esforços atuantes na meso e infra-estrutura são obtidos pelas reações que a superestrutura oferece como: reações da carga permanente, reações da carga móvel, reações verticais nos pilares provocados pelo efeito de tombamento de vento, reações horizontais de temperatura, aceleração e frenagem entre outras dependendo da peculiaridade da obra, de acordo com Pfeil (1983). Para o dimensionamento dos encontros, os esforços mais importantes são os empuxos do solo, e para a fundação deve seguir os critérios estabelecidos na literatura técnica. 12 2.4. Projeto O projeto de uma obra de arte como uma ponte em concreto armado possui o seu início pela definição da sua finalidade e necessidade, buscando a transposição de obstáculos dando continuidade à via em que possui um fluxo de veículos. Para a completa realização do seu projeto são exigidos conhecimentos em diversas áreas da engenharia civil como hidrologia, geotecnia, topografia, projeto de estradas, materiais construtivos e fundações. Durante a realização de cálculos das cargas e suas respectivas distribuições, são obrigatórios conhecimentos das disciplinas relacionadas a sistemas estruturais como mecânica dos sólidos, isostática, teoria das estruturas e concreto armado. 2.4.1. Elementos Geométricos Os elementos geométricos que o projeto de uma ponte deve atender derivam das características da via e de seu próprio estrado, dependem de condições técnicas especificadas pelos órgãos públicos responsáveis pela construção e manutenção dessas vias. Denomina-se gabarito o conjunto de espaços livres que deve apresentar o projeto de uma ponte de modo a permitir o escoamento do fluxo, as pontes localizadas sobre rodovias devem respeitar espaços livres necessários para o tráfego de caminhões sob elas. As pontes construídas sobre vias navegáveis também devem atender aos gabaritos de navegação dessas vias. 2.4.2. Elementos topográficos No levantamento topográfico necessárioao estudo de implantação de uma ponte, devem constar dos seguintes elementos: • Planta e perfil do trecho da rodovia em que ocorrerá a implantação da obra. • Planta do terreno no qual será implantada a ponte com curvas de nível de metro em metro, contendo a posição do eixo locado. • Perfil ao longo do eixo locado. • Quando se tratar de transposição de curso d’água, seção do rio segundo o eixo, com as cotas de fundo do rio em pontos distanciados cerca de 5 metros. 2.4.3. Elementos hidrológicos Os elementos hidrológicos recomendados para um projeto conveniente de uma ponte são os seguintes: 13 • Cotas de máxima cheia e estiagem observadas com 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. • Notícias acerca de mobilidade do leito do curso d’água. • Se a região for de baixada ou influenciada por marés, a indicação dos níveis máximo e mínimo das águas, velocidades máximas de fluxo e de refluxo, na superfície, na seção em estudo. • Informações sobre obras de arte existentes na bacia, com indicações de comprimento, vazão, tipo de fundação, etc. • Notícia sobre serviços de regularização, dragagem, retificações ou proteção das margens. 2.4.4. Elementos geotécnicos • Relatório de prospecção de geologia aplicada no local de provável implantação da obra, considerando seu esboço estrutural, e realçando peculiaridades geológicas porventura existentes. • Relatório de sondagem de reconhecimento do subsolo. • Estudos geotécnicos especiais que permitam a elaboração de projeto do conjunto terreno-aterro-obra de arte, sempre que a estabilidade dos terrenos contíguos à obra possa ser ameaçada pelas solicitações dos aterros de acesso. 3. PONTES DE CONCRETO ARMADO 3.1. Cálculo das ações permanentes No caso de pontes de concreto armado, durante o esboço do anteprojeto, fixam-se as dimensões de pré-dimensionamento, com base na observação de estruturas anteriormente projetadas; a seguir, calcula-se o peso próprio a partir do volume de concreto de cada peça. Quando a discrepância entre os valores do peso próprio estimado e o resultante do dimensionamento definitivo for maior que 5%, recomenda-se refazer o cálculo das solicitações devidas a essa ação. 3.2. Cálculo das ações variáveis Para o cálculo das cargas móveis, segundo a norma 7188, em pontes rodoviárias, a carga móvel é constituída por um veículo e por cargas q e q' uniformemente distribuídas conforme mostra a figura 2. A carga q é aplicada 14 em todas as faixas da pista de rolamento, nos acostamentos e afastamentos, descontando-se apenas a área ocupada pelo veículo. A carga q' é aplicada nos passeios. Essas cargas são fictícias, e procuram levar em consideração a ação de multidão e de outros veículos mais leves ou mais afastados das zonas onde as cargas produzem maiores esforços solicitantes, com um esquema de carregamento mais cômodo para o cálculo. Figura 2 - Trem-tipo conforme NBR-7188. Fonte: PFEIL, W. Pontes em concreto armado (1979) A efeito de escolha das cargas móveis, a norma NBR 7188, divide as pontes rodoviárias em três classes, No quadro 2 apresentam-se os pesos dos veículos e os valores das cargas q e q' para cada uma das classes de pontes. Classe da ponte Veículo Carga uniformemente distribuída Peso total q (em toda a pista) q' (nos passeios) kN kN/m2 kN/m2 45 450 5 3 30 300 5 3 12 120 4 3 Quadro 2 - Pesos dos veículos e valores das cargas distribuídas Fonte: PFEIL, W. Pontes em concreto armado (1979) E com esses dados de carga, pode-se calcular o máximo momento fletor em uma determinada seção de uma viga contínua, conforme figura 3. 15 Figura 3 - Esquema de carregamento para cálculo do momento máximo Fonte: PFEIL, W. Pontes em concreto armado (1979) Os veículos ao serem freados ou acelerados numa ponte, irão produzir sobre as mesmas, forças na direção do tráfego, ou seja, forças horizontais ao longo do eixo da ponte. Em geral, nas pontes de concreto, a laje resiste bem a este tipo de esforço, transmitindo aos elementos da infraestrutura de uma forma que depende do arranjo dos aparelhos de apoio. No entanto, estes esforços irão produzir uma considerável flexão da infraestrutura, como ilustra a figura 4. As forças devem ser consideradas como cargas móveis verticais, da seguinte maneira, o maior dos seguintes valores: 5% do valor do carregamento na pista de rolamento com as cargas distribuídas, excluídos os passeios. 30% do peso do veículo-tipo Figura 4 - Efeito da frenagem e da aceleração. Fonte: PFEIL, W. Pontes em concreto armado (1979) A carga de vento sobre a ponte, considerada agindo horizontalmente em direção normal ao seu eixo, é representada por uma pressão horizontal de: Ponte descarregada 150 kgf/m2 Ponte carregada 100 kgf/m2 Passarela de pedestres 70 kgf/m2 16 O empuxo de terra nas estruturas é determinado de acordo com os princípios da Mecânica dos Solos, em função da sua natureza, das características do terreno, assim como das inclinações dos taludes e dos paramentos. No caso de pilares implantados em taludes de aterro, deve ser adotada, para o cálculo do empuxo de terra, uma largura fictícia igual a três vezes a largura do pilar, devendo este valor ficar limitado à largura da plataforma do aterro. No pilar esquematizado na figura 5, é apresentada essa situação. Figura 5 - Efeito do empuxo do solo em pilar isolado. . Fonte: PFEIL, W. Pontes em concreto armado (1979) 3.3. Sistemas estruturais A análise do comportamento estrutural das pontes pode de uma forma simplificada, ser subdividida em duas etapas: Análise da distribuição dos esforços na direção transversal da ponte, que depende fundamentalmente do tipo de seção transversal; Análise do efeito das cargas equivalentes, obtidas a partir da análise da distribuição dos esforços na direção transversal, no sistema estrutural principal. A figura 6 ilustra a obtenção da distribuição dos esforços na direção transversal, em uma ponte com duas vigas principais; a carga equivalente encontrada, e denominado trem-tipo da viga. A figura 7 ilustra a colocação das cargas equivalentes no sistema estrutural principal de uma ponte de viga 17 simplesmente apoiada, para a determinação do máximo momento fletor no meio do vão, e da máxima força cortante no apoio. Figura 6 - Distribuição dos esforços na direção transversal Fonte: Adaptado de Neto (2016) Figura 7 – Cargas equivalentes no sistema estrutural principal Fonte: Adaptado de Neto (2016) A seguir são abordados os sistemas estruturais normalmente empregados nas pontes de concreto armado: Pontes em viga As pontes em viga se caracterizam por apresentarem vinculações que não transmitem momentos fletores da superestrutura para a infraestrutura, conforme mostra a figura 8. Efeito do veiculo Cargas equivalentes na viga Efeito antes do veiculo Cargas equivalentes na viga Efeito depois do veiculo 18 Figura 8 – Diagrama de momento em viga . Fonte: PFEIL, W. Pontes em concreto armado (1979) A superestrutura não transmite momento, pelo fato de estar simplesmente apoiada, onde pode apresentar um ou mais tramos, conforme mostra a figura 9.Figura 9 – Esquemas estáticos de pontes em vigas simplesmente apoiadas. . Fonte: PFEIL, W. Pontes em concreto armado (1979) As vigas simplesmente apoiadas se constituem num tipo estrutural relativamente pobre, pois imposto um determinado vão, existem poucas possibilidades de melhorar a distribuição dos esforços. Em razão disto, os vãos Mmax. Tramo único Sucessão de tramos Contínua 19 empregados com este tipo estrutural, dificilmente ultrapassam a casa dos 50 metros. Quando o comprimento da ponte pode ser subdividido em vãos parciais, as vigas contínuas são uma boa opção, de modo que não se tenham juntas no tabuleiro. No entanto, quando o comprimento da ponte é muito grande, os efeitos de variação de temperatura se tornam importantes, e neste caso é conveniente introduzir juntas. Em princípio, como indicação inicial, pode ser adotado espaçamento de 100 m entre as juntas, no caso de se empregar aparelhos de apoio comuns. No caso de aparelhos de apoio especiais à base de teflon, o espaçamento entre as juntas pode ser aumentado chegando até cerca de 400 m, como é o caso da ponte Rio-Niterói (figura 10). Figura 10 – Ponte Rio/Niterói Fonte: http//commondatastorage.comstatic.panoramio.com59210703.jpg As pontes em viga podem ser de altura constante ou variável, a figura 11 mostra uma ponte desse tipo. A variação da altura das vigas ao longo do vão, quando empregada, deve ser de forma a se ajustar melhor à variação dos momentos fletores e esforços cortantes, cabe destacar ainda que o emprego da variação da altura deve ser equacionado considerando as vantagens estáticas e eventual dificuldade de execução. Figura 11 – Ponte com viga de altura variável http://www.tocnoticias.com.br/ler_noticia2014.php?idnoticia=6020 20 Pontes em pórtico Quando a ligação entre a superestrutura e a infraestrutura transmitir momentos fletores tem-se as pontes em pórticos. Neste tipo estrutural, parte da flexão da viga é transmitida para os pilares, permitindo a redução dos momentos fletores na superestrutura, entretanto a flexão da mesoestrutura e infraestrutura aumentam. Os esquemas biapoiado e biengastado são indicados para vãos um pouco maiores. A característica comum destes casos é o emprego exclusivo de seção transversal de laje (ponte de laje). Estes tipos estruturais são de uso pouco comum no Brasil, é mais comum em cidades da Europa que apresentam cultura arquitetônica preservada. A figura 12 mostra um exemplo de ponte em pórtico. Figura 12 – Ponte Neuf em Paris .Fonte: http://nomundodapaula.com/2015/03/pontes-de-paris.html Pontes em arco O arco é um tipo estrutural que possui um comportamento interessante, pois apresenta a possibilidade de ter os esforços de flexão reduzidos em função da sua forma. No caso de arcos de concreto, essa possibilidade de redução da flexão resultando na predominância da compressão, é adequada ao material. Atualmente o emprego das pontes em arco é bem menor que no passado, principalmente devido ao avanço da tecnologia do concreto protendido, que ampliou os vãos suportados pelas pontes em viga Via de regra, os arcos são indicados para vales profundos, com tabuleiro superior, quando se pode resistir aos empuxos do arco com uma fundação não muito onerosa (solo de boa qualidade ou rocha); em terrenos planos a pontes em arco normalmente tem o tabuleiro inferior, o qual pode ser incorporado ao 21 sistema estrutural promovendo o seu funcionamento como tirante para aliviar os empuxos do arco. A figura 13 ilustra uma ponte em arco. Figura 13 – Ponte em arco com tirante .Fonte: http://www.vvale.com.br/geral/homem-se-joga-da-ponte-dos-arcos/ Pontes estaiadas Nas pontes estaiadas, normalmente, apenas o tabuleiro é de concreto; pontes com tirantes de concreto são de uso muito restrito. Este esquema estrutural, que pode ser considerado igual ao de uma viga atirantada em vários pontos, é empregado para vãos muito grandes. Vem se tornando cada vez mais utilizado no exterior, porém a sua utilização no Brasil ainda é bastante reduzida. A figura 14 mostra um modelo de ponte estaiada. Figura 14 – Ponte Estaiada Octávio Frias de Oliveira .Fonte: http://blog.cancaonova.com/diariodeumconsagrado/tag/esperanca/ 22 3.4. Seções transversais As seções transversais empregadas com mais frequência nas pontes de concreto podem ser agrupadas da seguinte forma: Pontes em laje Nas seções transversais de pontes de lajes maciças, mostradas na figura 15, o tabuleiro e o sistema estrutural principal formam uma peça única. Este tipo de seção apresenta como característica principal a simplicidade de execução – das fôrmas, da armadura e da concretagem. Além disso, a seção transversal em laje garante uma boa distribuição transversal de esforços, em contrapartida à simplicidade da execução, a seção transversal em laje maciça apresenta um elevado consumo de concreto e consequentemente elevado peso próprio. Figura 15 – Ponte em laje maciça Fonte: http://www.aen.pr.gov.br/modules/galeria/detalhe.php?foto=227269&evento=40257 Maciça Vazada Tabuleiro normal Tabuleiro rebaixado Seção T Laje Viga Seção celular 23 Pontes em laje vazada Quando a altura requerida da seção for da ordem de 60 cm ou mais, é recomendável fazer vazamentos obtendo assim a chamada laje vazada ou oca aumentando então a faixa de vãos atingidos pelas pontes de laje. Cabe destacar que este procedimento irá diminuir as vantagens de execução, mas o bom comportamento transversal é pouco afetado. Pontes em viga com tabuleiro T Este tipo de seção é mais indicado para resistir a momentos positivos, pois neste caso a zona comprimida, formada pela mesa superior será bastante grande. O alargamento da parte inferior da alma pode dificultar a execução, sendo por isto indicado somente quando a altura da nervura ultrapassar 2 m. O número de vigas (longarinas) mais indicado é dois, salvo nas passarelas para pedestres, um número de vigas maior que dois conduz a maior área de fôrmas, sendo por isto pouco empregado atualmente. As pontes de viga de seção T podem ser executadas com elementos pré-moldados que vencem todo o vão. Este tipo construtivo tem sido bastante empregado atualmente, neste caso não vale o que foi dito anteriormente sobre o número de longarinas, e nem sobre o alargamento da parte inferior da alma. Por se tratarem de elementos pré-moldados procura-se reduzir o peso dos elementos aumentando-se o número das vigas. Ponte com viga caixão Ao se associar uma laje inferior no tipo de seção do item anterior tem-se a seção celular, também chamada de seção caixão conforme a figura 16. A laje inferior, além de melhorar a distribuição transversal dos esforços, forma uma outra mesa em posição oposta à mesa formada pelo tabuleiro. Desta forma, este tipo de seção é apropriado para ser empregado em vigas contínuas, especialmente as protendidas. Em razão da grande rigidez à torção, as seções celulares são também indicadas para pontes curvas e para pontes retas com suportes formados por um único pilar isolado. 24 Figura 16 – Ponte com viga caixão Fonte: http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=1516196&page=57 4. PATOLOGIAS Quando o assunto é patologia em estruturas de concreto há necessidade da mudança de mentalidade, pesquisas revelam que os custos com conservação são mínimos diante dos transtornos e estragos de uma estrutura já comprometida. A seguir,os principais problemas que ocorrem nas pontes de concreto armado, também serão classificados e identificados na especificidade de cada caso. Falhas congênitas: Decorrentes da concepção do projeto; Devidas a inadequado estudo das condições do local onde a obra foi executada; Devidas à inobservância das normas técnicas vigentes. Falhas adquiridas durante a execução: Devidas ao uso de materiais impróprios ou com características diferentes daquelas especificadas no projeto; Decorrentes da adoção de equipamentos e métodos construtivos inadequados; Devidas à utilização de mão de obra não especializada; Causadas pela falta de entrosamento nos diversos níveis, envolvendo projetista, construtora, fornecedores, fiscalização e proprietário. Falhas motivadas por causas acidentais: Carregamento excessivo; Utilização inadequada da estrutura; Mudanças repentinas das condições originais do leito do rio, como é o caso das enchentes e erosões. 25 Falhas adquiridas devido à condições de exposição: Obras situadas em meio – ambiente agressivo. FISSURAS A ocorrência de fissuras é um fenômeno bastante comum nas pontes de concreto armado, seja na superestrutura ou na infraestrutura. A origem de tal dano está relacionada a uma distribuição irregular de tensões no interior da estrutura, embora possa ser originada também a partir da decomposição ou desagregação dos materiais componentes do concreto. O processo de fissuração pode levar a graves ocorrências de instabilidade estrutural, a presença das fissuras contribui para acelerar os processos de corrosão das armaduras e da carbonatação do concreto. As fissuras podem ser classificadas de duas maneiras: estáveis, também conhecidas como passivas, ou em ativas, que igualmente podem ser denominadas de movimentação. Fissuras estáveis ou passivas: estabilizam-se quando chegam à sua máxima amplitude. Exemplo: fissuras provocadas por recalque diferencial de fundação que esteja estabilizado ou as que são ocasionadas devido à retração hidráulica. Fissuras ativas: são produzidas por ações de magnitude variáveis que provocam deformações variáveis no concreto. Exemplo: é o caso das fissuras de origem térmica. CARBONATAÇÃO É uma das causas mais frequentes da corrosão em estruturas de concreto armado, a carbonatação é a transformação do hidróxido de cálcio, com alto PH, em carbonato de cálcio, que tem um PH mais neutro. A existência de umidade influencia bastante o avanço da carbonatação. A quantidade de CO2 no meio, permeabilidade do concreto e a existência de fissuras são outros fatores que contribuem para o desenvolvimento mais rápido da carbonatação. DESAGREGAÇÃO É a deterioração, ocasionada por separação de partes do concreto, provocada, em geral, pela expansão devido à oxidação ou dilatação das armaduras, e também pelo aumento de volume do concreto quando este 26 absorve água. Pode ocorrer também devido às movimentações estruturais e choques. SEGREGAÇÃO É a separação entre os elementos do concreto - a brita e a argamassa - logo após o lançamento. CORROSÃO DAS ARMADURAS A porosidade do concreto, a existência de trincas e a deficiência no cobrimento fazem com que a armação seja atingida por elementos agressivos, acarretando a sua oxidação. A parte oxidada aumenta o seu volume em cerca de 8 vezes e a força da expansão expele o concreto do cobrimento, expondo totalmente a armadura à ação agressiva do meio. DETERIORAÇÃO DO CONCRETO O concreto, mesmo quando de boa qualidade, está sujeito a sofrer danos em presença de agentes agressivos. Normalmente, o concreto mais atacado é o de má qualidade, permeável, segregado, etc. A água totalmente pura, como é o caso das águas de chuvas nas pontes, pode atacar o concreto através da infiltração e do acumulo ao longo do tempo, devido à ausência de pingadeiras e da deficiência das juntas e da drenagem do tabuleiro. O acontecimento de patologias é comum dentre as pontes, a singularidade dessas estruturas é um agente facilitador dessas patologias e, em alguns casos, não são verificados programas eficientes para manutenção. Qualquer metodologia para reparos e manutenção que venha ser empregada em uma ponte deve ter como ponto de partida um levantamento correto e minucioso das incidências patológicas em sua estrutura. Essas informações permitem uma caracterização do estado presente da obra de arte e se fazem necessárias para o diagnóstico correto e preciso para as futuras intervenções de manutenção e reforço. 27 5. CONCLUSÃO O trabalho exposto teve o objetivo de oferecer contribuição sobre pontes em concreto armado. Não se trata de uma exposição aprofundada e especializada, mas um trabalho dirigido a fim de compartilhar o conhecimento básico sobre o assunto. Mostrou-se a importância de um projeto sólido, que envolve uma equipe técnica em diversas áreas, para que todos os pontos que possam causar interferência sejam avaliados, o que resulta na execução de um projeto funcional e econômico. Em relação às patologias, qualquer estrutura está sujeita ao surgimento deste tipo de falha, mesmo onde houve controle tecnológico, sendo a prevenção a melhor alternativa para evitar estados patológicos. 28 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DEBS, Mounir Khalil El; TAKEYA, Toshiaki. INTRODUÇÃO ÀS PONTES DE CONCRETO. 2009. 110 f. TCC (Graduação) - Curso de Escola de Engenharia de SÃo Carlos, Universidade de SÃo Paulo, São Carlos, 2009. ANTONIO NETO, Prof. Aiello Giuseppe. PONTES. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAg13UAJ/apostila-1-pontes>. Acesso em: 14 abr. 2016. GAMA, JanaÍna Almeida Bacelar. PONTES DE CONCRETO ARMADO. 2014. 58 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Faculdade de Tecnologia e CiÊncias Sociais Aplicadas, Brasília, 2014. MARCHETTI, Osvaldemar. Ponte de concreto armado. São Paulo: Edgard Blucher, 2008. 122 p. FORTE, Luiz Antonio. DIMENSIONAMENTO E ANÁLISE DE DIFERENTES PROPOSTAS DE LONGARINAS PARA PONTES DE CONCRETO ARMADO. 2014. 101 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenheiro Civil, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2014. CURCIO, Ronald Cristhian de Lima. PONTES RODOVIÁRIAS: Levantamento das principais patologias estruturais. 2008. 88 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Universidade São Francisco, Itatiba, 2008. MILLER, Cristiano Pena; BARBOSA, Leandro Rosa; PESSANHA, Maikon Caetano Ramos. DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE UMA PONTE EM CONCRETO ARMADO. 2005. 464 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Campo dos Goytacazes, 2005. ARAÚJO, Daniel de Lima. Projeto de ponte em concreto armado com duas longarinas. 1999. 154 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Universidade Federal de GoiÁs, Goiânia, 1999. FELIPPE FILHO, Waldir Neme. AVALIAÇÃO DOS COEFICIENTES DE IMPACTO UTILIZADOS NO CÁLCULO DE PONTES RODOVIÁRIAS VIA ANÁLISE DINÂMICA DE ESTRUTURAS. 2008. 47 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora, 2008.
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