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PONTE EM ARCO ● INTRODUÇÃO As pontes são obras bem conhecidas da humanidade. Elas estão presentes em todos os continentes e nas mais diversas realidades. Ao interligarem pontos separados de regiões distintas, as pontes e/ou viadutos contribuem para o desenvolvimento social e econômico das mesmas. Elas possibilitam o comércio de mercadorias, entre cidades separadas por grandes vales ou rios, e facilitam a interação social das diferentes culturas de cada região, promovendo a difusão cultura. Dentre os diversos modelos estruturais, as pontes em arco são uma das mais antigas tipologias em uso. Estas obras recebem esta denominação pelo fato de a mesoestrutura destas pontes ser constituída por arcos ou abóbadas. Os chineses e os romanos aplicavam esta solução estrutural nas diversas obras realizadas por estes mestres da construção. Os materiais utilizados na antiguidade limitavam os vãos destas estruturas. Com a ascensão do concreto armado na execução de pontes, as dimensões destas estruturas foram aumentando. À medida que a engenharia e a arquitetura progridem, podemos construir pontes cada vez mais compridas e com menos pilares de sustentação. Isso acontece porque, atualmente, o homem possui mais conhecimento sobre as forças que incidem sobre esses corpos e utiliza-se de métodos para minimizá-las ou, então, transferi-las para pontos mais resistentes da estrutura. Este tipo de ponte permite transpor um rio ou um vale profundo sem construir um pilar de sustentação que obstrua o rio ou que seja muito alto. As pontes em arco também estão entre as mais baratas. ● DESENVOLVIMENTO As estruturas em arco permitem o emprego do concreto armado convencional em grandes vãos com pequeno consumo de material. O eixo do arco pode ser projetado em coincidência com a linha de pressões devida à carga permanente, aproveitando, assim, a boa resistência a esforços de compressão proporcionada pelo concreto. O arco, com sua forma curva desenvolvida segundo a linha de pressões, devido ao peso próprio, é o tipo estrutural mais apropriado para os materiais de construção denominados “maciços” (pedras, concreto), desde que o terreno de fundação seja resistente e que o empuxo do arco possa ser absorvido por uma fundação economicamente viável. As pontes em arco, executadas com pedras naturais de boa qualidade possuem durabilidade praticamente ilimitada e, via de regra, não necessitam de juntas de dilatação. No caso do concreto, entretanto, é preciso levar em consideração as deformações devido à retração, à variação de temperatura e à fluência, o que tem influência na forma do arco e torna necessária a existência de juntas. As estruturas em arco podem ser projetadas com tabuleiro superior, sustentado por montantes, ou com tabuleiro inferior, sustentado por tirantes ou pendurais. Existe ainda o sistema misto com o arco intermediário, sustentado lateralmente por montantes e, no centro, por pendurais. As pontes em arco com tabuleiro inferior são mais indicadas para pequenos vãos e para grandes vãos utiliza-se a ponte em arco com tabuleiro superior. As pontes em arco com tabuleiro intermediário são menos utilizadas uma vez que a interseção do arco com o tabuleiro representa problemas construtivos. Inicialmente a tipologia de construção escolhida para confecção, será a de tabuleiro superior e arco inferior, a qual será mais detalhada abaixo. As pontes com arco inferior e intermediário apresentam grandes esforços horizontais na base do arco. Este fator exige um excelente terreno de fundação. Caso a ponte seja construída em concreto armado, deve-se prever um bom plano de concretagem a fim de evitar os efeitos de retração e deformação lenta do material. ● ELEMENTOS DA PONTE EM ARCO INFERIOR Conforme imagem apresentada abaixo, as pontes desta tipologia são divididas em tais elementos: Fonte: https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/110119/000951912.pdf?sequence=1 - Tabuleiro: É o nome dado ao pavimento de uma ponte ou seja a sua estrutura que suporta as cargas da circulação e as transmitem aos apoios laterais; - Vão: Define o comprimento do arco e do tabuleiro; - Tímpano: São os elementos de ligação entre o arco e o tabuleiro, e tem por finalidade transmitir ao arco todas as cargas aplicadas no tabuleiro; - Aduela: O nome do bloco em cunha que compõe a zona curva do arco; - Extradorso: Face curva exterior do arco; - Intradorso: Face curva interior do arco; - Flecha: Distância vertical compreendida entre o fecho do arco e o eixo dos encontros; - Encontros: Paredes em concreto armado, que possuem a função de proteger as extremidades do aterro contra a erosão, e absorver os esforços horizontais de aceleração e frenagem aplicados no tabuleiro. ● FORÇAS A ponte em arco inferior têm que superar basicamente duas forças: compressão e flexão. Um encurvamento pode ocorrer quando a compressão atinge certos níveis, e um estalamento pode acontecer quando a tensão de flexão atinge certos níveis. As pontes transferem ou dissipam as forças a fim de superá -las. Para dissipar uma força, a ponte tem que espalhá-la por uma área maior e para transferir a força, ela tem de deslocá-la de um ponto fraco para um mais forte. Em generalidade nessas pontes são considerados 3 tipos de carregamentos, os quais são: - Carregamentos permanentes: Carregamentos que possuem valor constante durante toda a vida útil da obra, ou seja, o peso próprio dos elementos portantes (estrutura). São consideradas portanto as cargas permanentes de lajes, de vigas, de arcos, de pilares, de pavimentação, e de guarda-corpo. - Carregamentos variáveis: É aquele tipo de carga que possui variação em seu valor durante a vida útil da estrutura. São consideradas como exemplo: cargas móveis, cargas devido à aceleração e frenagem, ação dos ventos e carga devido à variação de temperatura. - Carregamentos excepcionais: São aqueles cuja ocorrência se dá em circunstâncias anormais. Como: choques de veículos em pilares, esforço horizontal devido à terremotos e choques de embarcações nos pilares da ponte. ● COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DO ARCO INFERIOR As pontes, tendo em vista a funcionalidade estrutural, podem ser divididas em três partes principais: infraestrutura, mesoestrutura e superestrutura. Ainda pode existir uma quarta parte que se refere às obras de encontro, utilizado em algumas estruturas com a finalidade de absorver os empuxos de aterros. a) superestrutura: corresponde à parte superior, isto é, ao tabuleiro da ponte e ao vigamento principal e secundário, que absorvem todas as cargas do tráfego, transmitindo-as à mesoestrutura; b) mesoestrutura: é formada pelos arcos e pilares, que recebem os esforços da superestrutura, e transferem-nos para as fundações. Esta parte intermediária da estrutura também recebe diretamente outras forças solicitantes importantes, tais como pressões do vento e da água em movimento; c) infraestrutura: é composta pelas fundações e tem o objetivo de distribuir os esforços da mesoestrutura ao terreno; . O arco é uma estrutura resistente, cuja forma faz com que esteja submetida maioritariamente a esforços de compressão. Os arcos suportam grande parte das ações aplicadas na estrutura e as encaminham para os encontros que, por sua vez, as transmitem às fundações. Para isso, a forma do arco tem de coincidir o mais possível com o anti-funicular das cargas que atuam permanentemente na estrutura. No caso ideal, a forma do arco coincide precisamente com o fluxo de esforços. A forma do arco varia assim de acordo com as cargas aplicadas. ● GEOMETRIA Um dos métodos adequado paradeterminar uma geometria do arco, de forma a este estar em compressão, consiste em determinar os momentos fletores devidos ao peso próprio do arco e das cargas provenientes do tabuleiro numa viga simplesmente apoiada com o mesmo vão do arco. Um arco pode ser duplamente engastado, biarticulado ou triarticulado. Nestes três tipos os esforços horizontais são quase os mesmos, no entanto os momentos fletores têm grandes variações quando solicitados por uma carga distribuída. Nota-se um comportamento semelhante para as deformações impostas, como por exemplo movimentos horizontais das fundações, temperatura, fluência ou retração. Os momentos produzidos no arco são tanto maiores quanto mais hiperestático for o arco. Para o arco triarticulado, não existem momentos fletores. ● METODOLOGIA CONSTRUTIVA Mesmo sendo o tipo mais simples e teoricamente mais fácil de ser executada, uma série de fatores devem ser considerados para se definir o tipo de ponte a ser construído. O vão a ser atravessado, o tipo de solo, fluxo, estética e tipos de tráfego entre outros dados serão levados em conta antes dessa definição. A metodologia construtiva de uma ponte em arco inferior é dependente de vários fatores, tais como: - Condições locais; - Custos de aquisição; - Prazo de execução; - Capacidade técnica da equipe da obra. Porém, usualmente estas são construídas de concreto armado ou de largos blocos (geralmente ocos para torná -los mais leves) que são pré -fabricados em terra e erguidos para sobre os apoios, onde as barras são soldadas e os blocos são colados um ao outro por uma forte argamassa de cimento. Como já explicitado acima, uma ponte com arco inferior necessita de um solo com boa capacidade de resistência, para que no mesmo sejam ancorados os encontros e fundações, portanto a construção deve ser realizada por meio de escoramento fixo, que consiste na montagem de apoios temporários, retirados após a sua utilização, podendo ou não ser reutilizados em outras etapas da construção da ponte, sendo feitos utilizando uma estrutura de suporte provisória de madeira ou metálica. Após definida a solução estrutural e as fundações da ponte deve-se realizar o seu dimensionamento através da interação global da superestrutura com a meso e a infra-estrutura, fixando a distribuição de esforços. Em seguida deve ser feito um estudo detalhado de cada parte componente da obra, iniciando-se pela superestrutura. Segundo a NBR 7187, a estrutura deve ser projetada e calculada considerando todas as combinações possíveis de ações durante sua construção e utilização. A estrutura deve atender a todos os estados limites últimos e de utilização exigíveis, assim como às condições de durabilidade requerida. ● MATERIAIS Atualmente existem pontes em arco construídas nos mais diversos materiais: alvenaria de pedra ou tijolo, ferro fundido, aço, betão simples, betão armado e alumínio. As pontes em arco são bastante sofisticadas, são utilizados materiais modernos, criadas esculturas, ícones em cidades, onde a função estética tem um papel relevante, especialmente nas pontes pedonais nos centros urbanos. Prática comum também é a presença de um arquiteto na equipa de projeto. A construção de pontes em concreto armado moldado no local é um dos métodos mais antigos e mais utilizáveis para a construção de pontes. Constitui-se basicamente de fôrmas montadas sobre um escoramento, nas quais o concreto é lançado. Este tipo de obra exige um cuidado especial com o projeto de escoramentos, principalmente porque deve ser compatível com o tipo de obra e com o plano de concretagem. Antigamente, para o caso de pontes em arcos, foram executadas verdadeiras obras de carpintaria e mesmo os escoramentos em si já representavam grandes realizações. O concreto ou betão é o material mais utilizado na construção civil, sendo composto por uma mistura de água, cimento e agregados. É, certamente, o mais importante, já que entre suas principais funções está a função fundamental e essencial de suportar os esforços estruturais e o peso das demais partes da estrutura do imóvel ou da obra de infraestrutura.
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