TRABALHO SOBRE PONTES ENGENHARIA CIVIL

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INSTITUTO CAMILLO FILHO
CURSO: ENGENHARIA CIVIL
PROFESSOR: MSc. CÉSAR ALEXANDRE VARELA ATAÍDE DISCIPLINA: INTRODUÇÃO AO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
PONTES E ESTRADAS
LEONAN CUNHA DIAS
TERESINA –PI
SETEMBRO 2017
PONTES
DEFINIÇÃO
Ponte
É uma obra destinada a carregar tráfego sobre obstáculos à continuidade de uma via; estes obstáculos podem ser rios, córregos, braços de mar, outras vias de tráfego, vales, ravinas, entre outros.
Ponte Estaiada – Teresina, Piauí, Brasil (Fonte: Google)
Viaduto
Ponte sobre vales, outras vias, ou obstáculos geralmente não constituídos por água.
 
Pontilhão
Ponte de pequeno vão. A fixação dos vãos limites para os pontilhões é bastante subjetiva. Não há, entretanto, qualquer importância na distinção entre pontes e pontilhões, pois ambos estão sujeitos aos mesmos procedimentos de projeto e execução.
Passagem superior e Passagem Inferior
Obras destinadas a permitir o cruzamento de duas vias em níveis diferentes, sem interferência de tráfego de uma sobre a outra. Geralmente constituídas por viadutos, podendo também empregar-se obras enterradas. A denominação da passagem é geralmente referida em relação à via de maior importância, uma vez que esta tem menor flexibilidade na modificação de seu greide (Do inglês, "grade", série de cotas que caracterizam o perfil longitudinal de uma via).
Um viaduto rodoviário sobre uma ferrovia denomina-se de passagem superior já uma obra enterrada sob uma ferrovia denomina-se passagem inferior. Da mesma forma, no cruzamento de duas ferrovias, a denominação de passagem é referida à rodovia mais importante. Assim, um viaduto de uma estrada secundária sobre uma auto-estrada é denominado passagem superior. 
Obra-de-arte especial
Obra-de-arte é como se denomina qualquer obra de uma estrada, tais como pontes, viadutos, bueiros, galerias, muros de arrimo, etc. Antigamente, por serem construídas empiricamente por artistas dotados de muito bom senso e intuição de estática, essas obras eram consideradas trabalhos de arte. 
Obras de arte correntes são aquelas empregadas ao longo de toda estrada tais como pontilhões bueiros e arrimos, construídos através de projetos padronizados. 
Obras de arte especiais são aquelas construídas com projetos específicos, elaborados para cada obra em particular, tais como pontes, viadutos, passarelas, etc.
 A PONTE COMO ELEMENTO CHAVE DE UM SISTEMA DE transporte
A ponte controla a capacidade do sistema
Se a largura de uma ponte é insuficiente para carregar o numero de faixas necessárias para acomodar o volume de trafego, a ponte sera uma constrição ao fluxo de trafego. Se a resistência de uma ponte é deficiente e incapaz de suportar caminhões pesados, serão fixados limites de carga e o trafego de caminhões poderá ser redirecionado.
Se a ponte falhar, o sistema falha
Se, por qualquer razão, uma ponte ficar fora de operação, o sistema de transporte será restringido em suas funções. O trafego deverá ser desviado para rotas não projetadas para acomodar o acréscimo no volume. Tempos de viagem e despesa de combustível serão aumentados. A normalidade só retorna após o reparo ou a substituição da ponte.
 A ponte tem o custo relativo mais caro do sistema
Pontes são caras. O custo por metro de uma ponte é muitas vezes superior ao da via a que serve. Este investimento deve ser estudado seriamente quando os escassos recursos destinados a um sistema de transporte são distribuídos.
 A HABILIDADE DE PROJETAR PONTES
A escolha do tipo estrutural de uma ponte não é automática; não basta conhecer o local em que uma ponte será construída e as cargas a que estará sujeita. É incorreto acreditar que uma vez definida a função de uma estrutura, teremos também encontrado sua forma correta, eficiente e esteticamente agradável. Infelizmente, ou felizmente, não existe nenhuma equação diferencial que nos dê a melhor configuração possível para uma ponte.
A excelência em projeto estrutural é baseada em um sólido conhecimento da teoria estrutural, imaginação e coragem no desenvolvimento de novas ideias, bem como vontade de aprender com a experiência de outros profissionais.
De um modo geral, a habilidade de projetar pontes consiste em:
- Conhecimento publico e pessoal em Engenharia;
- Conhecimento de métodos de analise;
- Conhecimento de normas e regulamentações;
- Bom senso;
- Experiência profissional;
- Ética pessoal e profissional;
- Imaginação e criatividade.
CONHECIMENTOS AFINS PARA O PROJETO DE PONTES
Um projetista de pontes deve recorrer aos seguintes conhecimentos:
- Resistência dos materiais, Estabilidade das construções e Teoria das estruturas: permitem a analise estrutural do projeto, possibilitando a determinação dos esforços solicitantes, tensões, deformações e condições de equilíbrio estático;
- Mecânica dos Fluidos, Hidráulica e Hidrologia: possibilitam o estudo das perturbações que a obra introduz no regime líquido, ou ainda a avaliação dos máximos níveis de agua;
- Mecânica dos Solos, Geotecnia e Fundações: Permitem, através das sondagens do subsolo, a escolha da solução mais recomendável técnica e economicamente para a infraestrutura da obra;
- Tecnologia e Materiais de Construção: permitem a adequação dos materiais empregados na obra com as tecnologias construtivas disponíveis;
- Aerodinâmica: possibilita a avaliação correta do efeito do vento sobre a estrutura, principalmente no caso de pontes com grandes vãose pouca rigidez transversal;
- Arquitetura: possibilita atender ao efeito estético.
A QUALIDADE DE UMA PONTE
A qualidade de uma ponte é medida pela sua capacidade de satisfazer aos seguintes objetivos:
- Funcionalidade;
- Economia;
- Eficiência Estrutural;
- Estética.
Uma ponte faz parte de um sistema de transporte. Seu tabuleiro deve satisfazer os padrões estabelecidos para a via da qual faz parte. Basicamente, esses padrões dizem respeito à segurança, velocidade, conforto e capacidade do tráfego, governando características da ponte tais como a seção transversal do tabuleiro, alinhamento horizontal e vertical, e sistemas de drenagem, iluminação e proteção ao tráfego. De uma forma geral, o obstáculo atravessado pela ponte também deverá continuar cumprindo sua função, que pode ser artificial ou natural. Uma interseção rodoviária terá requisitos funcionais claramente definidos. Um córrego ou um rio atuam como parte de um sistema natural de drenagem e podem ser utilizados pra navegação. Estas funções deverão ser preservadas.
O custo de uma ponte é dado pelo seu custo inicial, diluído ao longo da vida útil da obra, ao qual é somado ainda o custo da manutenção. É o mais obvio inconveniente de uma ponte e deve sempre ser estimado em detalhe e com cuidado. Evidentemente, o custo não é o único fator significativo na escolha de um projeto. Um projeto de custo mínimo não é necessariamente o melhor projeto. A escolha de um ótimo verdadeiro deve levar em conta, obrigatoriamente, fatores como a funcionalidade e a estética. Comparado com esses fatores, o custo inicial é um inconveniente temporário.
A preocupação primária de um projeto é com a eficiência estrutural da ponte. Não só deve a ponte permanecer de pé, mas também evitar características de performance que desviem de sua função ou somem ao custo de manutenção. Um projeto estrutural eficiente ajuda a reduzir o custo inicial e de manutenção de uma ponte, e também contribui com sua funcionalidade, através do aumento de sua vida útil e evitando interrupções no trafego devido a sua manutenção.
A aparência de uma ponte é a sua mais óbvia influência sobre o meio ambiente. Uma grande ponte urbana domina seus arredores, e sua aparência torna-se um monumento ao bom gosto ou ao mau gosto. Apesar de ser muito difícil medir ou definir valores estéticos, existem critérios que alcançam aprovação geral e unânime. Uma aparência refinada e agradável tem umvalor real e representa um beneficio duradouro.
A PONTE COMO ELEMENTO CHAVE EM UM SISTEMA DE 
 TRASNPORTE
- Executivo
Conjunto de elementos que definem a obra a ser executada;
- Construtivo
Conjunto de elementos complementares que possibilitam a execução da obra.
ELEMENTOS DE PROJETO
1.7.1 Elementos de campo
 - Planta de situação com o traçado do trecho da rodovia onde a obra será implantada e os obstáculos a serem transpostos, como cursos d’água, outras vias de tráfego, etc.
- Seção longitudinal, ao longo do eixo da ponte, mostrando o perfil da rodovia, o perfil do terreno e os gabaritos ou seções de vazões a serem atendidos;
- Gabarito da seção transversal do tabuleiro, com indicações da largura das faixas de tráfego acostamentos, passeios para pedestres, etc;
- Características do solo de fundação (sondagem), com indicação de valores característicos das camadas do solo;
- Níveis máximos e mínimos de agua;
- Condições de agressividade do meio ambiente;
- Condições de acesso ao local da obra, para o transporte de equipamentos e materiais. Conjunto de elementos que definem a obra a ser executada.
1.7.2 Elementos básicos do projeto 
São as normas, manuais, detalhes, especificações e princípios que devem ser seguidos na elaboração de um projeto de Obra-de-arte Especial (OAE) 
APRESENTAÇÃO DE UM PROJETO
- Memorial descritivo e justificativo da solução adotada: descreve-se a solução adotada e justifica-se a sua escolha;
- Especificações técnicas gerais e particulares: descrevem-se as características dos materiais a serem empregados, as práticas de execução dos serviços, os critérios para aceitação de materiais e serviços pela fiscalização da obra, etc;
- Quantitativos de materiais e serviços;
- Sondagens de sub-solo;
- Bibliografia utilizada;
- Memorial de cálculo: transcrição de todos os cálculos estruturais, bem como o dimensionamento e verificação da segurança de todos os elementos estruturais;
- Peças gráficas: desenhos de formas e detalhes , seções transversais, desenhos de armação, esquemas de processos construtivos e sequências de execução, etc.
DURABILIDADE DE UMA PONTE
Sendo atendidas as normas e recomendações de projeto, execução e manutenção, espera-se que a vida útil de uma ponte seja superior a 50 anos.
Devem ser tomados cuidados especiais quanto aos elementos com vida útil inferior ao da obra em si, tais como aparelhos de apoio, sistemas de captação e drenagem pluvial, pavimentação e juntas de dilatação.
Cuidados excepcionais podem estender a vida útil de uma obra a mais de 100 anos.
NORMAS BRASILEIRAS PERTINENTES
- NBR 7187: Projeto de pontes de concreto armado e de concreto protendido;
- NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto
- NBR 9062: Projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldado;
- NBR 7188: Carga móvel em ponte rodoviária e passarela de pedestre;
- NBR 7189: Cargas móveis para projeto estrutural de obras ferroviárias;
- NBR 6122: Projeto e execução de fundações;
- NBR 6123: Forcas devidas ao vento em edificações;
- NBR 8681: Ações e segurança nas estruturas;
- NBR 7480: Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado;
- NBR 7482: Fios de aço para concreto protendido;
- NBR 7483: Cordoalhas de aço para concreto protendido.
NORMAS E CÓDIGOS INTERNACIONAIS
Nos casos de inexistência de normas brasileiras relacionadas ao assunto, ou quando estas forem omissas, geralmente, mediante autorização do órgão competente, é permitida a utilização de normas estrangeiras. Entre as principais normas e códigos internacionais , para obras de concreto armado ou protendido, podem ser citadas:
- CEB/FIP – Comité Euro-International du Béton/Féderation Internationale de la Precontraine. CEB/FIP Model Code 1990.
- ACI – American Concrete Institute. Building Code Requeriments for Structural concrete and Commentary (ACI 318RM-99)
- ACI – American Concrete Institute. Analysis and Design of Reinforced Concrete Bridge Structures (ACI 343R-95)
ELEMENTOS CONSTITUINTES DAS PONTES
De um modo geral, podemos distinguir nas pontes as seguintes partes fundamentais:
- Superestrutura;
- Mesoestrutura;
- Infraestrutura;
- Encontros.
 (Fonte: Google)
A SUPERESTRUTURA
É a parte da estrutura de uma ponte que se situa acima dos apoios, podendo genericamente ser constituída pelos seguintes elementos:
- Tabuleiro;
- Estrutura principal
- Aparelhos de apoio;
- Enrijamentos;
- Pendurais;
- Tímpanos;
- Cortinas e abas laterais;
- Juntas de dilatação;
- Dispositivos de proteção;
- Placas de transição;
- Elementos de captação e drenagem.
TABULEIRO
O Tabuleiro é construído pelo conjunto de elementos que recebem diretamente as cargas de utilização da ponte (cargas móveis). Estes elementos compreendem:
- Estrado
- Vigamento Secundário
O estrado é constituído pela superfície de rolamento, pelo leito da estrada e pelo suporte da estrada.
 (Fonte: Google)
No caso das pontes rodoviárias, a superfície de rolamento e o leito da estrada confundem-se em um único elemento – a pavimentação – que entra em contato direto com as rodas dos veículos. Nas pontes rodoviárias, o leito é constituído pelo lastro e pelos dormentes, enquanto que a superfície de rolamento é providenciada pelos trilhos. Em ambos os casos, o suporte da estrada é constituído pelas lajes, geralmente ortotrópicas, em concreto armado, concreto protendido ou metálicas. 
A pavimentação em pontes rodoviárias pode ser feita em concreto simples ou em CBUQ (concreto betuminoso usinado a quente). O pavimento rígido, em concreto com fck > 20Mpa exige execução cuidadosa, com tratamento adequado da superfície de concreto da laje, e confecção de juntas de contração e de construção. O pavimento flexível, em concreto asfáltico, geralmente não necessita de juntas, a menos das juntas de dilatação da própria estrutura, evidentemente.
O vigamento secundário pode ser composto pelas transversinas e, ocasionalmente, por longarinas secundárias. As transversinas, que podem ser ligadas ou desligadas das lajes, são dispostas perpendicularmente ao eixo longitudinal da ponte e têm como função primária auxiliar na distribuição transversal das cargas entre os elementos da estrutura principal. As longarinas secundárias são locadas no sentido longitudinal da ponte e se apoiam nas transversinas, tendo como função dividir os painéis de lajes. 
ESTRUTURA PRINCIPAL
A estrutura principal é a parte da ponte destinada a vencer a distância entre dois apoios sucessivos (vão), recebendo a totalidade das cargas aplicadas na superestrutura. Pode se constituir das seguintes formas:
- Viga única, em caixão unicelular ou multicelular 
- Vigamento simples, em duas vigas
- Vigamento múltiplo em grelhas de três ou mais vigas 
- Pórticos
- Arcos
- Suspensas - pênseis ou estaiadas
O material empregado e a solução estrutural adotada para a estrutura principal geralmente definem o tipo da ponte.
APARELHOS DE APOIO
Os aparelhos de apoio vinculam a superestrutura à mesoestrutura , localizando e conduzindo com precisão as reações. Podem ser:
- Fixos;
- Móveis;
- Elásticos.
Enquanto que os aparelhos fixos permitem somente a rotação da estrutura em torno do eixo de apoio, os aparelhos móveis, além da rotação, permitem também deslocamentos horizontais. Estes aparelhos podem ser metálicos ou de concreto armado(Freyssi-net, Mesnager ou pendulares) 
Os aparelhos de apoio elásticos são dispositivos de comportamento intermediário, isto é, não são nem totalmente fixos e nem totalmente móveis. 
ENRIJAMENTOS
São elementos que conferem rigidez à ponte para que a mesma possa funcionar e resistir como um todo, isto é, tridimensional ou globalmente. Esta rigidez é obtida por meio de ligações enre os diversos elementos resistentes, e que se constituem basicamente dos:
- Contraventamentos;
- Travejamentos.
Os contraventamentos sãoelementos de ligação que enrijecem transversalmente as pontes, tornando-as capazes de resistir aos esforços transversais, principalmente o vento – daí o nome, contraventamento.
Os travejamentos visam principalmente resistir às ações que se desenvolvem longitudinalmente nas pontes: frenagem, aceleração, empuxos, etc. São mais comuns nas pontes metálicas e de madeira, geralmente não existindo nas de concreto armado, graças ao monolitidismo natural da estrutura.
PENDURAIS
Pendurais são elementos estruturais que trabalham em tração e que se apresentamnas pontes em arco com tabuleiro inferior ou intermediário, e nas pontes pênseis e estaiadas.
TÍMPANOS
São os elementos de ligação entre o arco e o tabuleiro superior, e tem por finalidade transmitir ao arco todas as cargas aplicadasno tabuleiro. 
No caso das pontes em abóboda de alvenaria ou concreto simples, o tímpano se apresenta cheio. Nas pontes de concreto armado, os tímpanos se apresentam vazados, longitudinalmente, transversalmente, ou em ambos os sentidos, constituindo os montantes. 
CORTINAS E ABAS LATERAIS 
As cortinas, munidas ou não de abas (ou alas) laterais, são elementos estruturais transversais colocados nas extremidades das pontes sem encontros. Sua finalidade além do enrijamento transversal que proporciona (funcionando como transversina), é a de retenção parcial dos aterros de acesso. Geralmente, são projetadas com a largura total da ponte. Normalmente, as cortinas são reforçadas inferiormente por meio de uma viga horizontal destinada a resistir aos empuxos dos aterros de acesso. 
As cortinas devem ser dotadas de abas laterais, cuja função é melhorar a contenção lateral dos aterros. O ângulo de inclinação das abas laterais com o eixo longitudinal da ponte pode variar de 0º , no caso das abas longitudinais ou de retorno, até 90º, no caso das abas transversais.
JUNTAS DE DILATAÇÃO
Nos tabuleiros de pontes com grande extensão, há necessidade de prever interrupções estruturais que permitam os movimentos provocados pelas variações de temperatura e, no caso do concreto, pela retração e fluência deste material. 
Por serem dispositivos caros, de substituição difícil e onerosa, e que exigem tratamento especial, as juntas devem ser evitadas ou, pelo menos, restringidas ao numero minimo necessário. Em estruturas constituidas de vigas principais pré-moldadas, a utilização das lajes elásticas de continuidade permitem redução acentuada de juntas de dilatação em obras longas.
Quando necessárias, as juntas de dilatação serão detalhadas em função da movimentação prevista após a sua colocação, considerando-se os efeitos residuais da retração e da deformação lenta, a partir daquela data, e os efeitos de tempreturae movimentação de apoios previstos ao longo da vida útil da obra.
DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO
Os dispositivos de proteção, para veículos e pedestres, são os seguintes:
- Barreiras de concreto;
- Guarda-rodas;
- Defensas metálicas;
- Grauda-corpos;
As barreiras de concreto são dispositivos rígidos, de concreto armado, para a proteção lateral dos veículos. Devem ter altura, capacidade resistente e perfil adequados para impedir a queda do veículo desgovernado, absorver o choque lateral e propiciar a sua recondução à faixa de tráfego. No Brasil geralmente é adotado o padrão americano “New Jersey”.
O guarda-rodas tem a função de proteger os passeios para pedestres, bloqueando fisicamente a saída dos veículos da pista de rolamento.
As defensas metálicas são dispositivos flexíveis de proteção lateral empregados nas rodovias e que, algumas vezes, fazem parte também das obras-de-arte especiais.
Os guarda-corpos são elementos para proteção do pedestres e ciclistas. São colocados nas extremidades laterais da ponte e têm altura variável de 0.75m a 1,00m. Podem ser metálicos ou de concreto. Os primeiros apresentam maior leveza, mas exigem manutenção periódica. Os guarda-corpos de concreto são mais pesados e anti-estéticos, mas dispensam manutenção.
ELEMENTOS DE CAPTAÇÃO E DRENAGEM
Os elementos de captação e drenagem têm a função de escoar a água da chuva que cai sobre o tabuleiro.
Nas pontes rurais, a inclinação transversal da pista conduz a água para os bordos, onde escoa pelos drenos, caindo diretamente sobre o solo.
Nas pontes urbanas, costuma-se enpregar tubulações de drenagem, que conduzem a água do tabuleiro para o sistema de águas pluviais da rua.
PLACAS DE TRANSIÇÃO
A transição entre ponte e rodovia é um ponto crítico para a manutenção de um tráfego fluente e confortável. Diversos fatores concorrem para que esta transição não seja confortável e segura: deficiencias de projeto; defeitos de construção; conservação inadequada; obras curtas; obras com extremos em balanços muito flexíveis, aterros mal compactados ou em processo de adensamento; drenagem insuficiente ou mal conservada; etc.
As placas de transição são lajes de concreto armado apoiadas em um dente da estrutura (na cortina ou no encontro) e no próprio terrapleno . Tem expessura não menor que 25cm e comprimento igual a 4,0m. sua função é a de amenizar diferenças de nível entre o aterro e o tabuleiro da ponte, provocadas por recalques do primeiro.
A MESOESTRUTURA
A mesoestrutura é constituída pelos apoios, que são elementos estruturais que se desenvolvem preferencialmente no sentido vertical – podendo também ser inclinados – cuja finalidade é fazer chegar às fundações as reações da superestrutura. Estes apoios intermediários subdividem em vãos parciais a extensão total da ponte. A morfologiados dos apoios compreende as seguintes soluções:
- Pilares-parede;
- Pórticos;
- Paliçadas;
- Pilares únicos ou apoios em T;
- Torres
Os pilares-parede, ou tabiques, são apoios transversais contínuos, de silhueta retangular, trapezoidal ascendente ou trapezoidal descendente. Quando locados em cursos de água, devem ser dotados de talhantes em ambas as extremidades pra não produzir efeitos secundários na corrente líquida ou nas fundações. As formas mais usuais para os talhantes são as triangulares e as semicirculares.
Os pórticos são formados por pilares duplos ligados transversalmente por vigas horizontais de enrijamento, em um ou mais andares. Os pilares podem receber as reações das vigas principais de forma direta ou indireta, neste caso, as reações transmitidas através de uma viga superior que, além do enrijamento transversal do pórtico, tem a função de suportar as vigas principais da superestrutura.
Às paliçadas valem as mesmas considerações anteriores referentes aos pórticos, porém havendo um número múltiplo de pilares, aumentando de forma considerável a largura de apoio para a superestrutura .
Os pilares únicos ou apoios em T são ótimas soluções para obras urbanas onde se necessita um mínimo de perturbação das vias inferiores existentes.
As torres são os suportes de maior altura existentes nas pontes pênseis ou estaiadas para a colocação dos cabos e pendurais de suspensão.
A INFRAESTRUTURA
A infraestrutura, ou fundação, é constituída pelos elementos estruturais através dos quais são transmitidos ao terreno no qual a obra está implantada, de uma forma segura e compatível com as características do solo, os esforços recebidos da mesoestrutura e provenientes dos diversos carregamentos atuantes sobre a obra.
Em um sentido mais amplo, entende-se por fundação não só o elemento estrutural que recebe os esforços da mesoestrutura, como também o próprio solo ou rocha solicitada pelas cargas e que constituem seu suporte final. Desse modo, quando se fala em estacas, está implicita a interação solo – estrutura.
ENCONTROS
São elementos estruturais que possibilitam uma excelente transição entre a via de tráfego e a obra-de arte espacial. São, simultaneamente, os apoios extremos da obra e elementos de contenção e estabilização dos aterros de acesso.
Dependendo do seu porte, fundações, e do tipo de contenção que proporcionam os encontros podem ser classificados em dois tipos:encontros leves e de grande porte. 
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
PFEIL, Walter. Pontes – Curso Básico. Editora campus, Rio de Janeiro, 1983.
BARKER, Richard M. e PUCKETT, Jay A. Design of Highway Bridges. John Wiley & Sons, New York, 1997.