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Profª.: Rejane Azevedo de Almeida Fonseca 1 PONTES CCE1079 Métodos Construtivos 2Profª.: Rejane Fonseca Dentre os métodos construtivos mais difundidos no Brasil, citam-se: • Superestrutura moldada no local sobre escoramento direto; • Superestrutura com tabuleiro composto por vigas pré- moldadas; • Superestrutura executada pelo método dos balanços sucessivos; • Superestrutura executada por empurramentos sucessivos; • Superestrutura pré-fabricada. Métodos Construtivos 3Profª.: Rejane Fonseca 1 - Superestrutura moldada no local sobre escoramento direto Este método de largo emprego é também chamado de convencional. Consiste em executar o escoramento e as fôrmas da superestrutura em toda a extensão da obra, e lançar o concreto segundo um plano de concretagem pré- estabelecido. A mais nítida vantagem que o método oferece é a possibilidade de materialização de fôrmas complexas em planta e em perfil, e de arquiteturas sofisticadas para a superestrutura. Métodos Construtivos 4Profª.: Rejane Fonseca 1 - Superestrutura moldada no local sobre escoramento direto O método não é recomendado quando um ou mais dos seguintes fatores se faz presente: • Altura de escoramento elevada (Hesc. > 15,00m); • Grandes comprimentos de obra (L > 250,00m); • Caixas de rios profundos e rios sem regime de cheias bem definidos; • Velocidade grande das águas (v > 3,00m/s); • Cronogramas de execução apertados, não permitindo o início da execução da superestrutura antes do término da mesoestrutura. Métodos Construtivos 5Profª.: Rejane Fonseca 1 - Superestrutura moldada no local sobre escoramento direto O sucesso deste método está intimamente associado a um escoramento muito bem projetado e executado, assim como a um cuidadoso plano de concretagem que estabeleça os pontos por onde devem ser iniciados o lançamento do concreto nas fôrmas e o sentido de avanço da concretagem. Métodos Construtivos 6 2 - Superestrutura com tabuleiro composto por vigas pré-moldadas A execução de tabuleiros de pontes e viadutos compostos por vigas múltiplas admite três métodos construtivos, a seguir descritos em seus aspectos mais relevantes. Vigas Pré-moldadas Lançadas com Treliças Autopropelidas O método consiste em executar as vigas longitudinais (longarinas) da ponte em canteiro de pré-moldagem, situado de preferência no extremo da obra e transportá-las até suas posições definitivas no tabuleiro, com auxílio de equipamentos especialmente projetados para este fim. As vigas são executadas normalmente em concreto protendido e após posicionadas sobre as travessas de apoio são utilizadas como escoramento da laje. Métodos Construtivos 7 2 - Superestrutura com tabuleiro composto por vigas pré-moldadas Esta solução, que atende vãos de 25,00m a 45,00m, é de uso corrente nas construções atuais e seu emprego é vantajoso quando se fazem presentes os seguintes fatores (isolada ou simultaneamente): • Altura de escoramento elevada; • Grandes comprimentos de obra, resultando em um número elevado de vigas pré-moldadas, justificando, portanto, a instalação de um canteiro de pré-moldagem de vigas (número de vigas 35 unidades); • Caixa de rio profunda e rios sem regimes bem definidos; • Cronograma apertado, exigindo a execução simultânea de superestrutura e mesoestrutura. Métodos Construtivos 8 2 - Superestrutura com tabuleiro composto por vigas pré-moldadas Lançadeira Sicet em operação Métodos Construtivos 9 2 - Superestrutura com tabuleiro composto por vigas pré-moldadas Vigas Pré-moldadas Lançadas com Guindastes Outra forma de se lançar as vigas pré-moldadas é com a utilização de guindaste de grande capacidade de carga. Esta solução é bastante prática e veloz para montagem dos tabuleiros de viadutos, pois em pontes o rio impede a utilização dos guindastes, embora em pontes sobre águas navegáveis possa se utilizar o guindaste sobre flutuantes. Métodos Construtivos 10 2 - Superestrutura com tabuleiro composto por vigas pré-moldadas A solução só é aplicável quando se reúnem as seguintes condições: • O greide da obra não é muito elevado e, portanto, compatível com a altura e comprimento da lança do guindaste; • O terreno adjacente à obra tem suficiente capacidade de carga e topografia adequada para trânsito do guindaste; • Não existem redes elétricas aéreas na região da obra que interfiram com a movimentação da lança do guindaste; • O peso das vigas é de no máximo 300kN. Métodos Construtivos 11 2 - Superestrutura com tabuleiro composto por vigas pré-moldadas Métodos Construtivos 12 2 - Superestrutura com tabuleiro composto por vigas pré-moldadas Vigas Ripadas O processo de execução de tabuleiros de vigas múltiplas pré- moldadas, conhecido como de vigas ripadas, consiste na moldagem das vigas no próprio vão, utilizando treliças metálicas, apoiadas em consoles de concreto armado, ligados às travessas de apoio para escoramento das mesmas. Uma vez concretada a viga e aplicada a sua protensão, iça-se a mesma por meio de macacos hidráulicos, e desloca-se a treliça lateralmente para a posição da nova viga a ser executada. Quando todas as vigas de um determinado vão estiverem executadas, desloca-se a treliça para o próximo vão com auxílio de uma grua, e repete-se o processo. Métodos Construtivos 13 2 - Superestrutura com tabuleiro composto por vigas pré-moldadas Treliça de escoramento posicionada para execução das vigas. Viaduto de Vila Rica na BR-040/MG – Construção M.MARTINS Métodos Construtivos 14 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos O método dos balanços sucessivos provocou um grande avanço na arte da construção de pontes, principalmente por permitir a transposição de obstáculos de grande porte, sejam eles constituídos por rios de grande profundidade e largura ou por acidentes topográficos de grande magnitude, sem a necessidade de escoramentos diretos. Inicialmente, o método permitia apenas concretagens no local, posteriormente passou- se a utilização da pré-moldagem, porém os princípios da sua execução são os mesmos. Métodos Construtivos 15 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos Balanços Sucessivos com Aduelas Moldadas no Local Este sistema construtivo é praticamente imbatível economicamente na faixa de vãos situados entre 60 e 240 m. Mesmo com a recente introdução das pontes estaiadas no Brasil, as pontes em balanços sucessivos na citada faixa de vãos, são superiores do ponto de vista econômico. As pontes estaiadas têm-se imposto na maior parte das aplicações, por razões arquitetônicas. A construção em balanços sucessivos consiste na execução de trechos da seção transversal da superestrutura, denominados aduelas, que vão avançando em balanços, a partir dos pilares, até a completa realização do vão. Estes trechos ou aduelas têm comprimento de 2 a 5 m, em função da capacidade portante do escoramento superior. Métodos Construtivos 16 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos Neste método, as aduelas são moldadas no local, utilizando como cimbramento uma treliça metálica especialmente projetada que apóia-se na aduela anterior já protendida e projeta-se em balanço sobre a próxima aduela a ser executada. Uma vez concretada a aduela, aguarda-se de 2 a 3 dias e aplica- se a protensão correspondente a esta aduela. Após a protensão, a aduela torna-se auto-portante e pode-se liberar a treliça para o avanço e execução de uma nova aduela. O processo se repete até a execução das últimas aduelas, restando apenas pequenos trechos de fechamento dos vãos a serem concretados posteriormente. Métodos Construtivos 17 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos O método dos balanços sucessivos é recomendado quando se tornam presentes os seguintes fatores: • Dificuldades de escoramento direto (greides elevados, rios profundos, etc.); • Necessidade de grandes vãos, seja por imposição de gabaritos ou para evitar fundações onerosas. (vão de 60 a 240 m). • Execução de viadutossem interdição do trânsito em zonas urbanas. Métodos Construtivos 18 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos As principais vantagens do método são: • Eliminação do escoramento direto; • Economia de fôrmas; • Possibilidade de execução de grandes vãos; • Economia de fundações; • Eliminação de riscos de acidentes de grande porte durante a execução na fase de escoramento da superestrutura; • Produção de obras com boa estética; • Manutenção mais simples e barata quando comparada com obras estaiadas. Métodos Construtivos 19 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos O ciclo médio de execução de uma aduela dura cerca de 5 dias, sendo maior nas primeiras aduelas e menor nas últimas. O processo ganha agilidade com o passar do tempo de execução, em função dos seguintes fatores: • Diminuição do volume de concreto das aduelas à medida que se avança para o meio do vão; • Diminuição das armaduras de aço de protensão e armadura passiva; • Aumento da eficiência da equipe de execução, em função da repetição das tarefas. O trecho inicial a partir do qual se inicia o avanço do vão por meio dos segmentos chamados de aduelas, é conhecido como arranque. Ele é normalmente escorado diretamente sobre o bloco de apoio, ou através de consoles de concreto ligados aos pilares. Métodos Construtivos 20 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos A técnica de construção de pontes por balanços sucessivos com aduelas moldadas no local é ainda hoje a mais aplicada em função do menor custo e sofisticação do canteiro de obras. Embora reúna aspectos mais artesanais que as construções onde se adotam aduelas pré-moldadas, é através desta técnica, que se executam as pontes com os maiores vãos livres dentro da modalidade dos balanços sucessivos. Como já se viu, o processo exige a concretagem no local dos arranques e das aduelas. Assim, são necessários escoramentos especialmente projetados, principalmente os correspondentes às aduelas. O método permite a ligação das aduelas através das armaduras passivas das lajes e vigas, apresentando assim uma vantagem em relação a construções com aduelas pré-moldadas. Métodos Construtivos 21 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos Ponte ferroviária s/o canal dos Mosquitos Ferrovia Norte-Sul Métodos Construtivos 22 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos Ponte sobre o rio Paraíba do Sul, em Paraíba do Sul Métodos Construtivos 23 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos Métodos Construtivos 24 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos Métodos Construtivos 25 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos Balanços Sucessivos com Aduelas Pré-Moldadas O processo de execução de superestruturas de pontes pelo método dos balanços sucessivos, utilizando aduelas pré- moldadas, consiste em se executar um segmento do tabuleiro, chamado de aduela, em canteiro de pré-moldagem, transportar, montar e ligar umas às outras através de protensão e cola à base de epóxi. O campo de aplicação do processo abrange as pontes com vãos compreendidos entre 30 m e 80 m, porém a faixa de vãos que proporciona maior economia situa-se entre 40 m e 50 m, onde não são exigidos equipamentos especiais para montagem das aduelas. Métodos Construtivos 26 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos A execução das aduelas através da pré-moldagem proporciona as seguintes vantagens em relação a moldagem das aduelas no local: • A fabricação das aduelas se dá simultaneamente à execução das fundações e dos pilares da obra, o que resulta em menor tempo de execução; • A aplicação da protensão pode ser feita logo após a fixação provisória da aduela, pois o concreto já possui idade suficiente para proporcionar a resistência requerida pelas tensões geradas pela introdução da protensão; • Os efeitos de retração e fluência do concreto são minimizados em função de sua maturidade, resultando menores flechas e menor migração de tensões por efeito de modificações do sistema estrutural após as continuidades; • Melhor controle de qualidade de execução resultante da pré- fabricação. Métodos Construtivos 27 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos O sucesso da técnica está diretamente associado a perfeita acoplagem das aduelas. Para garantia deste perfeito acoplamento, cada aduela é moldada contra a anteriormente produzida, que serve de fôrma. Além disso, as aduelas são providas de dentes na parte frontal das almas das vigas que têm a função de transmissão do esforço cortante na fase de fixação provisória. A fôrma destas aduelas prevê ainda saliências e reentrâncias que encaixam nas lajes superior e inferior, com a finalidade de garantir a perfeita acoplagem das mesmas. Métodos Construtivos 28 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos Lançamento da aduela de apoio da Ponte s/o Rio Grande/MG - projeto do engenheiro Bruno Contarini Métodos Construtivos 29 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos Lançamento da aduela de apoio do Viaduto de Prainha na cidade de Nova Era - Minas Gerais. Métodos Construtivos 30 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos Fixação da aduela com auxílio do distorcedor metálico. Métodos Construtivos 31 3- Superestrutura Executada em Balanços Sucessivos Métodos Construtivos 32 4- Superestrutura Executada por Empurramentos Sucessivos O método consiste em executar a superestrutura por segmentos, nas cabeceiras da ponte, e deslocá-la gradativamente, com auxílio de macacos hidráulicos e apoios provisórios, providos de teflon, para sua posição definitiva sobre os pilares. O teflon é uma resina de tetrafluoretileno, cuja propriedade principal é possuir o menor coeficiente de atrito dentre os materiais conhecidos. Métodos Construtivos 33 4- Superestrutura Executada por Empurramentos Sucessivos As principais vantagens que o método oferece são: • Eliminação do escoramento; • Redução de fôrmas; • Redução de mão-de-obra; • Redução dos prazos de execução; • Possibilidade de concretagem em dias de chuva, quando o canteiro de fabricação é protegido; • Industrialização das atividades construtivas. Métodos Construtivos 34 4- Superestrutura Executada por Empurramentos Sucessivos O método deve ser utilizado quando se fazem presentes os seguintes condicionantes técnicos: • Obra com greide elevado (pilares altos); • Travessia de rios profundos; • Obras de grande extensão; • Vãos de até 50 m (para evitar a execução de pilares provisórios); • Topografia favorável que possibilite a implantação dos encontros no terreno natural e não sobre aterros passíveis de recalcar. Métodos Construtivos 35 4- Superestrutura Executada por Empurramentos Sucessivos Execução de ponte por empurramentos sucessivos Métodos Construtivos 5- Superestrutura Pré-Fabricada A execução de pontes e viadutos utilizando a pré-fabricação tem sido uma tendência atual para obras com vãos de até 30 m. Distingue-se aqui, pré-fabricação de pré-moldagem, pelo fato das peças pré-fabricadas serem produzidas em canteiros com instalações fixas em fábricas, enquanto as peças pré-moldadas serem produzidas em canteiros temporários, montados junto da obra à ser executada. O canteiro de pré-moldagem, embora de caráter provisório, pode apresentar o mesmo grau de sofisticação tecnológica e controle de qualidade encontrado em uma instalação fixa de fábrica. As indústrias de pré-fabricados dedicam, porém, maior atenção as técnicas de transporte de suas peças, pois as distâncias percorridas entre a fábrica e a obra pode alcançar mais de 500 km. Este fato norteia o projeto das peças pré-fabricadas, que tem normalmente comprimento máximo de 25 m, o que corresponde ao limite para tráfego nas rodovias, sem a necessidade da presença de batedores que encarecem o transporte. Métodos Construtivos 5- Superestrutura Pré-Fabricada Quando se pré-fabrica inteiramente o tabuleiro das pontes, as atividades no local da obrase resumem à execução das fundações, pilares e montagem e ligação das peças da superestrutura. Em muitos casos, pré-fabricam-se também pilares e até fundações. As principais vantagens da pré-fabricação são: • Instalação reduzida de canteiro de obras; • Eliminação de escoramentos; • Economia de fôrmas; • Redução de mão-de-obra; • Rapidez de execução; Métodos Construtivos 5- Superestrutura Pré-Fabricada • Bom acabamento conseguido através de fôrmas metálicas ou de concreto; • Grande durabilidade em função de adoção de concreto com resistência elevada; • Rígido controle de qualidade das peças nas fábricas; • Mão-de-obra altamente especializada e de caráter permanente na fábrica; • Utilização de protensão aderente nas peças estruturais, o que dispensa as operações de protensão no canteiro e injeção de bainhas; • Rápida liberação da obra ao tráfego, em função da idade do concreto das peças estruturais. Métodos Construtivos 5- Superestrutura Pré-Fabricada Lançamento de vigas com guindaste Métodos Construtivos 5- Superestrutura Pré-Fabricada Lançamento de vigas com treliça Dados necessários para o projeto 41Profª.: Rejane Fonseca O projeto de uma ponte tem início na definição da sua finalidade, para, em seguida, de posse dos levantamentos topográficos, hidrológicos, geotécnicos e de via, determinar a sua correta geometria e as cargas úteis, que devem ser consideradas no dimensionamento da estrutura. Dados necessários para o projeto 42Profª.: Rejane Fonseca • Elementos Topográficos • Elementos Hidrológicos • Estudos Geotécnicos • Elementos de Via • Elementos Geométricos • Elementos de Carregamento Dados necessários para o projeto 1- Elementos Topográficos Os elementos topográficos referem-se aos estudos topográficos tanto do local específico do empreendimento, como da região em torno do mesmo. O estudo é composto pela planta topográfica e pelo perfil longitudinal da estrada (greide) e do terreno. Eles são obtidos através de levantamentos de campo. A planta topográfica deve ter curvas de nível de metro em metro e deve estar na escala de 1:1000. O perfil longitudinal deve ser obtido por levantamento de 20 em 20m. Dados necessários para o projeto 2- Elementos Hidrológicos Os elementos necessários à determinação de seção de vazão do rio, ou seja, que determinam o vão mínimo necessário, podem ser divididos em: • Área da bacia de contribuição do rio (km2); • Declividade do espelho d’água na região da obra (%); • Permeabilidade do terreno; • Velocidade da correnteza (m/s). • Levantamento topográfico pelo menos até 100m a montante e a jusante; • Cota de máxima cheia registrada na região da obra; • Observação sobre erosão das margens e do leito; • Cota do nível d’água normal; • Cota do nível d’água mínimo. Dados necessários para o projeto 3- Elementos Geotécnicos Os elementos geotécnicos são constituídos pelos ensaios feitos no solo, na posição do eixo dos pilares, para definição do tipo mais adequado de fundação a se adotar. Os ensaios mais comuns são as sondagens à percussão nos trechos de perfuração em solo e as sondagens rotativas nos trechos em rocha. Como inicialmente não são conhecidas as posições definitivas dos pilares, estes ensaios devem ser divididos em duas fases. Na primeira fase são feitos apenas alguns furos de sondagem (pelo menos 4) com a finalidade de se determinar o comprimento da obra, bem como o partido de fundação. Esta fase corresponde, portanto, à etapa de anteprojeto ou projeto básico. Na segunda etapa, quando já se dispõe dos desenhos de fôrma da obra com as locações definitivas dos pilares, retorna-se ao campo para efetuar os furos de sondagem complementares nas posições dos pilares, de modo a permitir o dimensionamento das fundações. Dados necessários para o projeto 4- Elementos de Via A velocidade diretriz é a principal característica técnica que determina o nível de serviço e a Classe do Projeto rodoviário. A maioria das demais características de uma rodovia fica condicionada pelo relevo da região e pela velocidade diretriz. A velocidade diretriz é a velocidade selecionada para fins de projeto da via e que condiciona certas características da mesma, tais como: superelevação e distância de visibilidade, das quais depende a operação segura e confortável dos veículos. É a maior velocidade com que um trecho viário pode ser percorrido com segurança, quando o veículo estiver submetido apenas às limitações impostas pelas características geométricas. Dados necessários para o projeto 5- Elementos Geométricos Os elementos geométricos compreendem o greide ou traçado vertical, o traçado em planta e os gabaritos rodoviários e ferroviários. Para a perfeita caracterização da geometria das pontes e viadutos, as cotas do greide devem ser fornecidas na pavimentação e em osso (ou seja, na parte superior da laje, abaixo do pavimento). Além disso, para a caracterização da estrada, devem ser fornecidas as cotas de terraplenagem (na divisa da estrada com a ponte) e a cota de boleto do trilho, caso seja uma obra ferroviária. Dados necessários para o projeto 6- Elementos de Carregamento Os elementos de carregamento móveis das Pontes e Viadutos são definidos pelas NBR 7188 no caso de obras rodoviárias e NBR 7189 no caso de obras ferroviárias. Estas Normas definem os trens-tipo que devem ser aplicados as estruturas para o dimensionamento destas.
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