Conceitos de Pontes e Viadutos

Prévia do material em texto

Pontes I 
 
Conceitos Gerais 
• Obras de arte 
– Correntes 
• Passagem superior 
• Passagem inferior 
• Drenagem de vias (bueiros ou galerias) 
 
– Não correntes ou especiais 
• Ponte 
• Viaduto 
• Passarela 
• Túnel 
 
Conceitos Gerais 
• Definições 
– Ponte  Obra destinada à transposição de obstáculos 
à continuidade do leito normal de uma via, braços de 
mar, vales, outras vias etc. 
– Viaduto  Ponte para transposição de vales, outras 
vias ou obstáculos em geral não constituídos por 
água. 
– Pontilhão  Ponte de pequeno vão (até 10 metros) 
 
• Elementos constituintes: infraestrutura, mesoestrutura e 
superestrutura 
– Infraestrutura (fundação)  parte da ponte por meio da 
qual os esforços recebidos da mesoestrutura são 
transmitidos ao terreno de implantação da obra, rocha ou 
solo (blocos, sapatas, estacas, tubulões) 
Conceitos Gerais 
 
– Mesoestrutura (aparelhos de apoio, pilares, encontros)  
elemento que recebe os esforços da superestrutura e os 
transmite à infraestrutura, em conjunto com os esforços 
recebidos diretamente de outras forças solicitantes da 
ponte, tais como pressões de vento e água em movimento 
– Superestrutura (lajes e vigas principais e secundárias)  
elemento de suporte imediato do estrado, que constitui a 
parte útil da obra 
Conceitos Gerais 
 
 
encontro 
pilar 
fundação 
Conceitos Gerais 
• Elementos da seção transversal utilização em caso de 
emergência 
proteção aos 
veículos 
tráfego de pedestres 
proteção ao pedestre 
Conceitos Gerais 
• Elementos da seção longitudinal 
 
Conceitos Gerais 
• Encontros 
– mesoestrutura ou infraestrutura 
– receber empuxo dos aterros de acesso e evitar a 
transmissão aos demais elementos da ponte 
– imprescindíveis em algumas pontes, mas podem ser 
dispensados em viadutos e em pontes cujos aterros de 
acesso não apresentam perigo de erosão pelo curso 
d’água (estrado com extremos em balanço e pilares 
extremos sujeitos a empuxo dos aterros de acesso) 
Conceitos Gerais 
• Placa de transição 
– usual nas pontes em balanço para atenuar o impacto do 
veículo à entrada da ponte (recalque do aterro) 
– eliminar diferenças 
bruscas de nível 
existentes entre 
estrutura de concreto da 
ponte e pavimento das 
estradas (recalques do 
aterro, na entrada da 
obra 
• suavizar a entrada dos 
veículos na estrutura 
da ponte 
Conceitos Gerais 
 
• Viadutos de acesso 
– A transposição de um rio situado em um vale muito 
aberto requer, às vezes, além da construção da ponte, 
a construção de obras de acesso que podem ser 
constituídas por aterros ou por viadutos de acesso 
Viadutos de acesso 
 
Classificação das Pontes 
• Classificação quanto à finalidade 
– rodoviárias 
– ferroviárias 
– passarelas (para pedestres) 
– para suporte de tubulações para água esgoto, gás, 
óleo 
– aeroviárias (pistas de aeroportos) 
– mistas 
– vias navegáveis (ponte canal) 
aqueduto da Carioca 
ponte sobre rio Elba, Alemanha, 2003 
Classificação das Pontes 
• Classificação quanto ao material de construção 
– pontes de madeira 
– ponte em material compósito 
– ponte de pedra 
– ponte de concreto armado 
– ponte de concreto protendido 
– ponte metálica 
viaduto ferroviário metálico, França, 1884 
 
protótipo em material compósito, 
Alemanha, 2002 
Classificação das Pontes 
• Custos das pontes em função do comprimento do vão 
Classificação das Pontes 
• Quanto ao sistema estrutural da superestrutura: 
– ponte em laje de alma cheia 
 
 
 
– ponte em viga reta de alma cheia 
 
 
 
– ponte em viga reta em treliça 
2ª aula 
Quanto ao sistema estrutural da superestrutura (cont.): 
– ponte em viga reta em quadros rígidos 
 
 
 
– ponte em abóboda 
 
 
– ponte em arco 
 
Ponte da Marambaia, Brasil, 
década de 40 
Classificação das Pontes 
• Classificação quanto à fixação 
– ponte sobre apoios fixos 
– ponte flutuante 
• Classificação quanto à mobilidade do estrado 
– ponte com estado móvel  quando greide de uma 
estrada não pode ser elevado a uma altura suficiente 
para não obstruir o gabarito da navegação 
• pontes corrediças ou deslizantes  deslocamento 
horizontal na direção do eixo longitudinal 
Classificação quanto à mobilidade do estrado (cont.): 
– ponte levadiça  estrado com movimento de translação no 
plano vertical 
 
 
 
 
 
 
material 
compósito, 
Escócia, 2001 
– ponte giratória  estrado 
possui movimento de 
rotação em torno de um 
eixo vertical 
– ponte basculante  vão 
móvel gira em torno de 
um eixo horizontal 
Classificação das Pontes 
• Classificação quanto ao comprimento: 
– galerias ou bueiros (2 a 3 metros) 
– pontilhões (3 a 10 metros) 
– pontes (acima de 10 metros) 
• Classificação quanto ao desenvolvimento planimétrico: 
– função do ângulo que o eixo da ponte forma com a linha 
de apoio da superestrutura 
– ponte reta 
• esconsa ou ortogonal 
Classificação quanto ao desenvolvimento planimétrico 
– ponte curva  eixo em plano curvo 
 
 
 
 
 
 
 
 
Classificação das Pontes 
• Classificação quanto ao desenvolvimento altimétrico 
– ponte reta 
• tabuleiro horizontal 
• tabuleiro em rampa 
 
 
 
– ponte curva 
• tabuleiro côncavo 
• tabuleiro convexo 
Classificação das Pontes 
• Classificação quanto à seção transversal das pontes em 
concreto: 
– ponte em laje 
• maciça 
• vazada 
 
– ponte em viga 
• seção T 
• seção celular 
Classificação das Pontes 
• Classificação quanto à posição do tabuleiro: 
– tabuleiro superior 
 
– tabuleiro intermediário 
 
 
 
– tabuleiro inferior 
 
Elementos para elaboração de projeto de uma ponte 
• Elementos geométricos das pontes 
– Largura das pontes rodoviárias 
• As pontes urbanas e rurais devem ter seções 
transversais iguais às das vias (ruas, avenidas ou 
estradas) de modo a não reduzir a capacidade das 
mesmas 
 
– Larguras das pontes ferroviárias com lastro 
• A largura mínima das pontes ferroviárias deve ser 
suficiente para acomodar a linha férrea com lastro, 
devendo-se, ainda, prever refúgios a espaços regulares 
para segurança do pedestre eventual durante a 
passagem do comboio. 
Seções transversais de 
pontes rodoviárias 
Seções transversais de 
pontes ferroviárias 
• Gabaritos das pontes 
– Conjuntos de espaços livres (largura e altura) que 
devem apresentar o projeto de uma ponte para 
atender a diversas finalidades. 
– Ponte sobre o rio Paraguai, em Cáceres (BR 70-MT), 
na qual o gabarito de navegação foi fixado em 35m 
de largura por 12m de altura, sobre o nível máximo 
das águas. 
Elementos para elaboração de projeto de uma ponte 
• Elementos topográficos 
– Planta topográfica do techo em que será implantada a 
obra, com curvas de nível de metro em metro 
 
– Perfil longitudinal do terreno, ao longo do eixo do 
traçado, numa extensão tal que exceda 50m, em cada 
extremidade, o comprimento provável da obra 
 
– Seções transversais do rio a ser transposto, a cada 
5m, com indicação das cotas de fundo 
• Elementos hidrológicos 
 
– Cotas de máxima enchente e estiagem observadas 
• indicação das épocas, freqüência e período dessas ocorrências 
• verificação dos meses mais convenientes para a execução das 
fundações 
 
– Direção e velocidade da correnteza 
 
– Existência e tipo de erosão do fundo e das margens do rio 
 
– Arraste de material sólido 
 
– Gabarito de navegação 
 
– Espaçamento mínimo entre pilares• Elementos geotécnicos 
– Estudos preliminares 
• sondagens à percussão no local da obra de arte; mínimo de 
4 furos 
– Estudos complementares 
• 1 furo de sondagem sob cada fundação 
PARÂMETROS GERAIS DE 
PRÉ-DIMENSIONAMENTO 
Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta 
de concreto armado 
• Viga simplesmente apoiada 
 
 
 
 
 
 
– insensível a recalques, estrutura isostática 
– encontros são mais caros do que a ponte  utilização 
para os seguintes vãos: 
• pontes rodoviárias  L ≤ 25m 
• pontes ferroviárias  L ≤ 15m 
Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta 
de concreto armado 
• Viga simplesmente apoiada com os extremos em balanço 
 
 
 
 
 
 
 
 
– L ≤ 50m 
– L/5 < a < L/2 
– a = L/4 é a mais usada 
• grandes balanços são inadequados 
• grandes variações de momentos devidos à carga móvel 
– para carga permanente, balanço reduz momento positivo no meio 
do vão  melhor distribuição dos esforços 
– balanços não são utilizados em pontes ferroviárias 
Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta 
de concreto armado 
• Viga simplesmente apoiada com os extremos em balanço (cont.) 
– caso seja impossível aumentar o balanço (por razões 
construtivas)  usar contra-peso no balanço 
• carga concentrada  “pontes compensadas“ 
 
 
 
 
 
 
– economicamente viável 
• pontes rodoviárias: L = 30m 
• pontes ferroviárias: L = 25m 
Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta 
de concreto armado 
• Pontes em viga Gerber 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
– II-24.1  escorar todo o volume compreendido sob o 
tabuleiro da ponte  difícil, caro, arriscado 
– II-24.2  viga Gerber 
• execução em separado dos trechos ABE, EF, FCD 
• redução do volume de escoramento a quase 1/3 
• redução de forças horizontais nos pilares devidas a variações 
de temperatura e à retração do concreto 
Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta 
de concreto armado 
• Pontes em viga Gerber 
– viga isostática 
– diagrama de momentos pode ser alterado de acordo 
com a escolha das articulações 
 
 
 
– critérios para escolha da posição das articulações: 
1o) articulações serão lançadas dentro do maior vão  
diminuição esforços solicitantes  melhor distribuição 
dos esforços 
2o) a = 0,15 a 0,20 L2 
 
Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta 
de concreto armado 
• Pontes em viga Gerber 
– dentes Gerber  pontos mais fracos da viga 
Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta 
de concreto armado 
• Viga contínua 
– 90% das pontes no Brasil; comprimento > 50m 
– escolha dos vãos (distância entre apoios) depende: tipo de 
fundação e custos 
1o) vãos limites 
• Llim ≤ 30m, vigas com inércia constante 
• Llim > 30m, vigas com inércia variável 
2o) fundações rasas em sapatas ou blocos 
• 15m ≤ L ≤ 20m e inércia constante 
3o) fundações profundas (tubulões até 20m) 
• 20m ≤ L ≤ 30m e inércia constante 
4o) fundações profundas (tubulões ~ 40m) 
• 60m ≤ L ≤ 70m e inércia variável 
• pontes ferroviárias  L ≤ 40m e inércia variável 
 
Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta 
de concreto armado 
• Viga contínua 
1o) L > 100m  juntas de dilatação 
• atenuar efeitos de retração do concreto e temperatura 
• vigas principais simétricas 
2o) melhor estética  número ímpar de vãos 
• não deve prevalecer sobre aspecto econômico 
3o) viga contínua de 2 vãos: 
 
 
 
– L1 = L2 
– a = L/4 
 
Viga contínua (cont.) 
• Viga contínua de 3 vãos 
 
 
 
– 0,6L2 < L1 < 0,8L2 
– a = L1 /4 
– se L2 > 60m  L1 = 0,65L2 e inércia variável 
 
Viga contínua (cont.) 
• Viga contínua de 4 vãos 
 
 
 
 
 
– 0,6L2 < L1 < 0,8L2 
– a = L1 /4 
 
 
Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta 
de concreto armado 
• Pontes em quadros rígidos 
– vencer grandes vãos 
– pilares de grande altura e seção vazada (h>20m) 
 
Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta 
de concreto armado 
• Pontes em arco 
– eram usadas para vencer grandes vãos 
– 3 tipos básicos 
 
Pontes em arco (cont.) 
f 
L 
 
 
 
 
– se f/L ≥ 1/5  não se pode utilizar articulações 
– se f/L < 1/5  pode-se utilizar articulações 
– desvantagens: 
• empuxos elevados nas fundações 
• cimbramento caro 
• dificuldade de construção 
 
Parâmetros iniciais para projeto de pontes de concreto 
• Seções transversais mais comuns 
– Pontes em viga reta 
• com 2 vigas principais 
 
 
 
 
 
 
• quando não há restrição de altura da seção 
• concretagem realizada “in situ” 
 
H viga longitudinal 
laje 
transversina 
Pontes em viga reta 
• Com 2 vigas principais 
– altura das vigas: L/12 < H < L/10 
 
– concreto armado: 
• inércia constante: Hvão = Hapoio = L/10 a L/12 
• inércia variável: Hvão = L/15 a L/20; Hapoio = L/12 a L/18 
 
– concreto protendido: 
• inércia constante: Hvão = Hapoio = L/15 a L/17 
• inércia variável: Hvão = L/30 a L/40; Hapoio = L/15 a L/20 
 
Pontes em viga reta 
• 3 ou mais vigas (vigas múltiplas) 
 
 
 
 
• grelhas 
• pouco utilizadas  pequenas rigidez à torção do 
tabuleiro 
• quando dispõe-se de pequenas alturas para vigas 
• L/30 < H < L/20 
 
H 
Vista inferior de diversos tabuleiros de ponte 
em concreto armado 
Ponte em viga reta (cont.) 
– Seções celulares (viga caixão) 
 
 
 
 
 
 
 
• quando se dispõe de pequenas alturas para vigas 
• L/40 < H < L/20 
• grande rigidez à torção 
• grande esbeltez da estrutura 
• utilizada para vencer grande vãos 
• seção estética  muito empregada nas cidades 
células múltiplas 
unicelular 
Parâmetros iniciais para projeto de pontes em concreto 
• Seções celulares (cont.) 
– com altura constante 
• Lmáx ≤ 50m 
• L/25 > H > L/30 
– com altura variável 
• Lmáx ≥ 60m 
• no apoio: L/20 > H > L/25 
• no meio do vão: L/35 > H > L/40 
 
 
 
Ponte em viga reta (cont.) 
• Caixão unicelular 
Cálculo da superestrutura de uma ponte em viga reta 
contínua com duas vigas principais 
II. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
– Elevação e cortes longitudinais 
 
transversinas 
II. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
– Seção transversal 
 
 
 
 
 
 
 
– Laje 
• elemento de suporte direto da pista de rolamento e, 
eventualmente, dos passeios 
• podem ser moldadas in situ, ou pré-moldadas 
II. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
• Seção transversal 
– As pontes rodoviárias, quanto à situação geográfica, 
podem ser divididas em urbanas e rurais 
• Pontes urbanas 
– possuem pistas de rolamento com largura igual à da rua 
ou avenida onde se localiza a obra, e passeios 
correspondentes às calçadas da rua 
• Pontes rurais 
– são construídas com a finalidade de escoar o tráfego das 
rodovias 
– possuem pistas de rolamento com a largura total da 
estrada (pistas + acostamentos)  trecho da ponte 
apresenta a mesma capacidade e segurança da estrada 
com acostamento 
II. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
• Seção transversal 
– Largura da pista: 
• classe I  7,20m 
• classe II  6m a 7,20m 
– Largura do acostamento: 
• classe I, adotam-se, em geral, 2,5m, resultando em 
12,20m a largura da pista 
II. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
– Barreira lateral 
II. Pré-dimensionamentodos elementos da 
superestrutura 
– Elevação longitudinal 
Seções transversais de 
pontes rodoviárias 
Pré-dimensionamento de uma ponte em viga reta 
contínua com duas vigas principais 
• Memorial descritivo 
– A finalidade é transpor um vale que possui 83 metros. 
 
 
– A superestrutura é composta de uma laje superior com 
espessura de 0,30m. 
 
I. Memorial descritivo 
 
– Há nas extremidades da ponte, lajes de transição com 
4,10m de comprimento. As vigas se apoiam sobre pilares 
por meio de aparelhos de apoio de neoprene nos pilares 
extremos e de aparelhos de freyssinet nos pilares 
intermediários. 
 
– Os pilares se apoiam em fundações compostas por 
tubulões (fundação profunda). 
Pré-dimensionamento de uma ponte em viga reta 
contínua com duas vigas principais 
II. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
– Seção transversal 
 
 
 
 
 
 
 
– Laje 
• elemento de suporte direto da pista de rolamento e, 
eventualmente, dos passeios 
• podem ser moldadas in situ, ou pré-moldadas 
II. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
• Seção transversal 
– As pontes rodoviárias, quanto à situação geográfica, 
podem ser divididas em urbanas e rurais 
• Pontes urbanas 
– possuem pistas de rolamento com largura igual à da rua 
ou avenida onde se localiza a obra, e passeios 
correspondentes às calçadas da rua 
• Pontes rurais 
– são construídas com a finalidade de escoar o tráfego das 
rodovias 
– possuem pistas de rolamento com a largura total da 
estrada (pistas + acostamentos)  trecho da ponte 
apresenta a mesma capacidade e segurança da estrada 
com acostamento 
II. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
• Seção transversal 
– Largura da pista: 
• classe I  7,20m 
• classe II  6m a 7,20m 
– Largura do acostamento: 
• classe I, adotam-se, em geral, 2,5m, resultando em 
12,20m a largura da pista 
II. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
– Barreira lateral 
II. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
– Elevação longitudinal 
I. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
• Detalhes dos aparelhos de apoio 
Neoprene 
 
 
 
 
 
Freyssinet 
I. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
• Alargamento da viga 
I. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
• Alargamento da viga no apoio extremo 
 
 
 
 
 
• Alargamento da viga no apoio intermediário 
II. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
– Laje de transição 
II. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
• Laje do tabuleiro 
• Aparelhos de apoio 
• Pilares 
• Viga principal 
• Transversinas 
• Cortinas e Abas Laterais 
– abas laterais proporcionam a contenção lateral do 
aterro 
 
3ª aula 
Transversinas 
• São vigas secundárias, transversais às vigas principais e que 
nelas se apoiam 
• Funções: 
– interligar vigas principais dando-lhe maior rigidez 
– apoio às lajes, diminuindo o seu vão 
– diminuir tensões de torção na viga principal 
• Classificação: 
– transversina ligada à laje 
– transversina independente da laje 
– transversina de entrada ou de extremidade; ou cortina 
(solidária à laje; serve p/ arrimar aterro) 
– transversina de apoio 
– transversina intermediária 
Transversinas 
• Transversinas de apoio e intermediárias  solidárias 
ou desligadas da laje 
 
 
 
 
 
 
Transversinas 
• Transversinas nos apoios 
– utilizadas como elemento de pórtico sobre pilares 
individuais para 
– absorver esforços devidos ao vento 
– como enrijecimento à torção das vigas principais 
• Espaçamento máximo entre transversina: 
– c ≤ 2e1 (e1 = distância entre eixos das vigas principais) 
– c ≤ 10m 
• Espessura mínima 
– 20cm 
– 40cm (pontes nas quais é feita previsão de troca dos 
aparelhos de neoprene) 
• Altura ≈ 75% da altura das vigas principais 
Transversinas 
• Transversinas de extremidade ou cortina 
– nos apoios extremos 
• diminuir a carga de impacto sobre a laje e arrimar o 
aterro 
Cortina e aba lateral 
• Comprimento da aba lateral: 
 
2
60
3
50 

 Hl c
AULA 4 
(02/04) 
Cortina e aba lateral 
• Comprimento da aba lateral: 
 
2
60
3
50 

 Hl c
II. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
– Laje de transição 
I. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
• Alargamento da viga 
I. Pré-dimensionamento dos elementos da 
superestrutura 
• Alargamento da viga no apoio extremo 
 
 
 
 
 
• Alargamento da viga no apoio intermediário 
EXERCÍCIO 
 CARGA 
PERMANENTE