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INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS ARAÇATUBA ENGENHARIA CIVIL RELATÓRIO DE VISITA À PONTES Guilherme de Souza Moreira Mayara Miranda Lourenço Mateus Antônio Gardino Neto Cleiton Morais Gonçalves Leandro Komatsu Yamamoto RELATÓRIO DE VISITA À PONTES Relatório de visita à Pontes apresentado à disciplina Pontes e Grandes Estruturas – do curso de graduação em Engenharia Civil, sob orientação do professor Marcel Reis. Introdução O projeto de uma ponte inicia-se, naturalmente, pelo conhecimento de sua finalidade, da qual decorrem os elementos geométricos definidores do estrado, como, por exemplo, a seção transversal e o carregamento a partir do qual será realizado o dimensionamento da estrutura. Além dessas informações, a execução do projeto de uma ponte exige, ainda, levantamentos topográficos, hidrológicos e acessórios, tais como processo construtivo, capacidade técnica das empresas responsáveis pela execução e aspectos econômicos podem influir na escolha do tipo de obra, contudo não serão abordados neste texto. O objetivo deste capítulo é apresentar alguns dos elementos indispensáveis para a elaboração de um projeto de ponte e que devem estar disponíveis antes do início do projeto definitivo da estrutura. Elementos geométricos Os elementos geométricos aos quais o projeto de uma ponte deve atender derivam das características da via e de seu próprio estrado. Os elementos geométricos das vias dependem de condições técnicas especificadas pelos órgãos públicos responsáveis pela construção e manutenção dessas vias. No caso das rodovias federais, o Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER) estabelece as condições técnicas para o projeto geométrico das estradas e das pontes enquanto que no estado as rodovias estão sob a responsabilidade do Departamento de Estradas de Rodagem de São Paulo (DERSP). Segundo o DNER, as estradas federais são divididas em: Classe I Classe II Classe III As velocidades diretrizes, utilizadas para a determinação das características do projeto de uma estrada, são definidas em função da classe da rodovia e do relevo da região. Quanto as velocidades diretrizes (Km/h) em rodovias federais. Região Classe I Classe II Classe III Plana Ondulada Montanhosa O desenvolvimento planimétrico e altimétrico de uma ponte é, na maior parte dos casos, definido pelo projeto da estrada. Isso é verdade principalmente quando os cursos de água a serem transpostos são pequenos. No caso de grandes rios, o projeto da estrada deve ser elaborado já levando em consideração a melhor localização da ponte. Dessa forma, deve-se procurar cruzar o eixo dos cursos de águas segundo um ângulo reto com o eixo da rodovia. Além disso, deve-se procurar cruzar na seção mais estreita do rio de forma a minimizar o comprimento da ponte. Para as rodovias federais, os raios mínimos de curvatura horizontal são fixados com a finalidade de limitar a força centrífuga que atuará no veículo viajando com a velocidade diretriz. As rampas máximas admissíveis, até a altitude de 1000 metros acima do nível do mar. Esses valores poderão ser acrescidos de 1% para extensões até 900 metros em regiões planas, 300 metros em regiões onduladas e 150 metros em regiões montanhosas, e deverão ser reduzidas de 0,5% para altitudes superiores a 1000 metros. No caso corrente de estradas com pista de duas faixas de tráfego, as normas do DNER adotam as seguintes larguras de pista: · Classe I: 7,20 m · Classes II e III: 6,00 m a 7,20 m Nas estradas com pistas duplas independentes com duas faixas de tráfego cada uma, a largura da pista utilizada é de 7,00 m. Os acostamentos têm largura mínima variável conforme a classe da estrada e a região atravessada. Nas estradas de classe I, em geral adotam-se acostamentos de 2,50 m de largura, resultando a largura total do terrapleno igual a 2,50 + 7,00 +2,50 = 12 m. Rampas máximas (%) em rodovias federais. Região Classe I Classe II Classe III Plana Ondulada Montanhosa Largura das pontes rodoviárias As pontes rodoviárias podem ser divididas quanto à localização em urbanas e rurais. As pontes urbanas possuem pistas de rolamento com largura igual à da via e passeios com largura igual a das calçadas. As pontes rurais são constituídas com finalidade de escoar o tráfego nas rodovias e possuem pistas de rolamento e acostamentos. Durante muitos anos, as pontes rodoviárias federais de classe I foram construídas com pista de 8,20 m e guarda-rodas laterais de 0,90 m de largura, perfazendo a largura total de 10 m (Figura 1.1.a). Havia, portanto, um estrangulamento da plataforma da estrada que provocava uma obstrução psicológica nos motoristas que causava acidentes. Nos últimos anos, o DNER passou a adotar para a largura das pontes rurais a largura total da estrada (pista + acostamento) e guarda-rodas mais eficientes. Em regiões com pouco tráfego, alguns órgãos públicos ainda recomendam a redução da largura da ponte. TIPOS DE PONTES Em ordem cronológica, de acordo com o autor LEONHARDT (1979), tem- se os seguintes tipos de pontes: Pontes de madeira A madeira tem sido empregada desde a antiguidade na construção de pontes, inicialmente com arranjos estruturais bastante simples. Destaca-se que com este material chegou-se a construir pontes com vãos consideráveis, como o de uma ponte construída em 1758, sobre o rio Reno, com 118 metros de vão. Pontes de pedra A pedra, assim como a madeira, era empregada desde a antiguidade, na construção de pontes. Os romanos e os chineses já construíam abóbadas em pedra antes de Cristo. Os romanos chegaram a construir pontes, em forma de arco semicircular com até 30 metros de vão. Foi grande o número de pontes em pedra construídas pelos romanos; a maior parte destas desabaram, principalmente por problemas de fundação ou então foram demolidas por questões bélicas, mas existem algumas que permanecem até os dias de hoje. Na idade média as abóbadas ficaram mais abatidas, chegando a atingir vãos da ordem de 50 metros. Pontes metálicas Embora as primeiras pontes metálicas tenham surgido no fim do século XVIII, em ferro fundido, foi a partir da metade do século seguinte, com o desenvolvimento das ferrovias - que produziam cargas bem mais elevadas que as que ocorriam até então, e com o emprego do aço na construção das pontes. Cabe destacar que já a partir de 1850 construíam-se pontes em treliça com 124 metros de vão. Pontes de concreto armado As primeiras pontes em concreto apareceram no início do século 20. Eram pontes de concreto simples em arco tri articulado, com o material substituindo a pedra. Embora já se empregasse o concreto armado na execução do tabuleiro das pontes de concreto simples, foi a partir de 1912 que começaram a ser construídas as pontes de viga e de pórtico em concreto armado, com vãos de até 30 metros. Pontes de concreto protendido Embora as primeiras pontes em concreto protendido tenham sido feitas a partir de 1938, foi após a Segunda Guerra Mundial que o concreto protendido começou a ser empregado com grande frequência, por causa da necessidade de se reconstruir rapidamente um grande número de pontes destruídas durante a guerra. A partir de então, o desenvolvimento da construção das pontes se concentrou nos processos construtivos. Elementosnormativos A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é uma entidade oficial encarregada de elabora e editar os regulamentos técnicos adotados no Brasil. As principais normas que devem ser consultadas quando da elaboração de pontes rodoviárias em concreto armado são: · NBR 7187 - Projeto e execução de pontes de concreto armado e protendido; · NBR 7188 - Carga móvel em ponte rodoviária e passarela de pedestre; · NBR 6118 - Projeto e execução de obras de concreto armado. OBJETIVO Nos itens anteriores foram apresentadas as principais informações que o projetista deve conhecer antes de iniciar um projeto de ponte. De posse dessas informações, ele deve definir o tipo de ponte a ser empregado (ponte em viga contínua, ponte em vigas bi apoiadas, ponte em pórtico, ponte estaiada, etc.) e fazer um pré-dimensionamento dos principais elementos estruturais, o qual pode ser feito baseado em sua própria experiência ou em projetos de pontes semelhantes. Não é objetivo deste trabalho abordar critérios de lançamento e pré-dimensionamento de estruturas de pontes, mas sim apresentar de forma simplificada os elementos que compõem a estrutura da Ponte Chafic José Abdo sobre o Rio Tietê, na rodovia Deputado Roberto Rollemberg (SP-461) que interligam os municípios de Buritama - SP e Brejo Alegre - SP. HISTÓRICO A Ponte Chafic José Abdo foi construída na década de 80 para interligar às cidades de Brejo Alegre - SP à Buritama - SP e dar acesso à Usina Hidroelétrica Nova Avanhandava que está instalada à 600 m da ponte. Localizada nas Rodovia Roberto Rollemberg (SP- 461) sobre o rio Tietê, esta ponte é de suma importância para escoar a produção agrícola da região e dar acesso à cidades importantes do interior de São Paulo como São José do Rio Preto, Votuporanga, Fernandópolis, Birigui, Araçatuba etc... A Ponte Chafic José Abdo foi construída na sua totalidade utilizando estrutura de concreto armado, com 530 metros de comprimento e 12 metros de largura. Porém no ano de 2003 foi necessária uma alteração em sua estrutura devido ao aumento do fluxo de navegação de barcaças de transporte de cargas. Com o aumento do fluxo de navegação ocorreram diversas colisões nos pilares da ponte, que tinha um vão livre de 40 m, devido a esses fatos em fevereiro de 2003 a ponte foi interditada pelo DER (Departamento de Estradas de Rodagem) para que a empresa AES Tietê, controladora da Usina Hidrelétrica de Nova Avanhandava, concluísse as obras de ampliação do vão no canal de navegação dos atuais 40 metros para 80 metros. Onde foram implodidos 2 pilares, e dois tabuleiros de concreto, e para vencer um vão de 80m sem pilares foi utilizado um único tabuleiro metálico com 80 metros de extensão e 500 toneladas em forma de arco. Essa alteração trouxe mais segurança e proteção à estrutura da ponte e seus usuários, eliminando o risco de novas colisões de embarcações pesadas. ELEMENTOS ESTRUTURAIS A Ponte Chafic José Abdo tem seus 530 m de extensão distribuídos em 9 tramos de 40 m em estrutura de concreto armado, 1 tramo de 80m em estrutura metálica, 2 balanços de 45m. Os elementos que compõem toda a estrutura da ponte são: blocos de fundação com estacas, pilares, longarinas, transversinas, tabuleiro ou laje, cortinas, alas, guarda rodas e guarda corpo. A foto a seguir traz a imagem da Ponte Chafic José Abdo. Imagem 1 : Integrante do Grupo, ao fundo a Ponte. BLOCOS DE FUNDAÇÃO: A fundação utilizou-se de 11 blocos de 8,25 m comp. x 6,25 m larg. x 2,05 m altura, com 4 estacas tipo tubulão de 1,80m de diâmetro cada como mostrada na imagem abaixo. Imagem 2: Fundação PILARES: A estrutura conta com o suporte de 11 pilares em concreto armado com 5,10 m comp. x 1,63 m larg. x 12 m altura aproximadamente, sendo que no seu topo ele conta com uma viga transversal de 1,63 m larg. x 1,00 m altura x 12 m comprimento onde se apoiam as longarinas. Imagem 3: Pilar e Viga Transversal. LONGARINAS: A estrutura longitudinal da ponte conta com 5 longarinas paralelas à uma distância aproximada de 2,50m uma da outra. Essas longarinas foram construídas com concreto armado em (perfil I) com as dimensões de 0,90m base x 0,40m larg. x 2,40m altura para vencer um vão de 40m correspondente à 1 tramo da ponte. Imagem 4: Longarinas TRANSVERSINAS: Cada tramo da ponte foi constituído com 5 transversinas de 0,25m x 2,15m ligadas às longarinas para dar rigidez e estabilidade a estrutura, sendo que a estrutura completa contém 45 transversinas. Imagem 5: Transversinas e Longarinas TABULEIRO: O tabuleiro da ponte também construído em estrutura de concreto armado tem espessura de 0,30m x 12m larg. x 530m comprimento. CORTINAS: As duas cabeceiras da ponte são reforçadas com as cortinas com as dimensões de 12m comp. x 0,40m larg. x 2,40m altura elas são responsáveis por resistir toda carga aplicada pela terra nas cabeceiras da ponte. Imagem 6: Cortinas, Longarinas e Transversinas. GUARDA RODAS: Os guarda rodas da ponte tem sua estrutura em concreto armado com dimensões de 0,50m larg. x 0,10m espessura. GUARDA CORPO E FAIXAS DE RODAGEM: O guarda corpo da ponte também em concreto armado possui uma altura de 0,80m x 0,10m de espessura . Imagem 7: Integrante do grupo sobre a ponte Não obtivemos dados dos elementos "alas", devido ao difícil acesso aos mesmos, e por grande parte da estrutura estar embaixo da terra. A seguir segue mais algumas imagens da ponte. Imagem 8: Integrante do grupo com a ponte ao fundo. Imagem 9: Arco metálico e pistas de rodagem. Imagem 10: Arco metálico. Imagem 11: Arco metálico. Imagem 12: Arco metálico: Vigas principais e transversinas.