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CENTRO UNIVERSITÁRIO DA GRANDE DOURADOS FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA DOURADOS, MS 1 PONTES ENGENHARIA CIVIL 1 Engenharia Civil – Pontes 2 1. DEFINIÇÕES 2 1. DEFINIÇÕES Engenharia Civil – Pontes 3 Ponte é uma construção destinada a estabelecer a continuidade de uma via de qualquer natureza. Ponte (propriamente dita) - quando o obstáculo é constituído de curso de água ou outra superfície líquida como por exemplo um lago ou braço de mar. Figura 1.1 – Esquema ilustrativo de ponte Figura 1.2 - Ponte Juscelino Kubitschek em Brasília 3 1. DEFINIÇÕES Engenharia Civil – Pontes 4 Ponte Juscelino Kubitschek – Brasília Os números desta ponte são fantásticos. Em concreto submerso foram utilizados mais de 40.000 m³. Isso representa 33 prédios residenciais de seis pavimentos. Foram consumidas 18.000 toneladas de aço, duas vezes e meia a torre Eiffel, em Paris. A profundidade média das estacas foi de 58 metros. Treze tipos diferentes de solo foram encontrados, da turfa (que não tem resistência nenhuma), até o quartzito, terceiro mineral mais resistente da natureza. Dados da ponte JK: Comprimento total: 1.200 m; Largura total: 26 m (6 pistas); Tabuleiro a 18 m do nível de água do lago; 3 arcos com 240 m cada um; Altura: 61 m em relação ao nível de água do lago; 1300 trabalhadores envolvidos; e Custo aproximado da obra: R$ 160 milhões. 4 1. DEFINIÇÕES Engenharia Civil – Pontes 5 Viaduto - quando o obstáculo é um vale ou uma via. Figura 1.3 - Esquema ilustrativo de viaduto Figura 1.4 - Viaduto sobre a praça General Dalle Coutinho em Osasco - SP 5 1. DEFINIÇÕES Engenharia Civil – Pontes 6 Viaduto de acesso - viaduto que serve para dar acesso a uma ponte. Viaduto de meia encosta - viaduto empregado em encostas (Figura 1.4) com o objetivo de minimizar a movimentação de solo em encostas íngremes, ou como alternativa ao emprego de muro de arrimo ou similar Figura 1.5 - Esquema ilustrativo de viaduto de acesso Figura 1.6 - Alternativa em viaduto Figura 1.7 - Alternativa em aterro 6 1. DEFINIÇÕES Engenharia Civil – Pontes 7 Galeria com característica das pontes: Galeria com característica distintas das pontes: Figura 1.8 - Esquema ilustrativo de galeria com característica das pontes Figura 1.9 - Esquema ilustrativo de galeria com característica distintas das pontes 7 Engenharia Civil – Pontes 8 2. HISTÓRIA 8 2. HISTÓRIA 2.1. AS PRIMEIRAS PONTES Engenharia Civil – Pontes 9 As primeiras pontes terão surgido de forma natural pela queda de troncos sobre os rios, processo prontamente imitado pelo homem, surgindo então pontes feitas de troncos de árvores ou pranchas e eventualmente de pedras, usando suportes muito simples e traves mestras. Figura 2.1 – Ponte de tronco Figura 2.2 – Ponte de pedra 9 2. HISTÓRIA 2.1. AS PRIMEIRAS PONTES Engenharia Civil – Pontes 10 A mais antiga estrutura chegada aos nossos dias é uma ponte de pedra, em arco, situada no Rio Meles, na região de Esmirna, na Turquia, e datada do século IX a.C. Figura 2.3 – Ponte sobre o Rio Meles na Turquia 10 2. HISTÓRIA 2.2. AS PONTES ROMANAS Engenharia Civil – Pontes 11 É no século III a.C. que os romanos começam a se dedicar à construção de pontes em arco, atingindo um desenvolvimento nas técnicas de construção e projeto nunca antes visto e dificilmente superado nos mil anos seguintes. Figura 2.4 - Ponte di Pietra em Verona, Itália Figura 2.5 - Ponte Sant'Angelo, sobre o Rio Tibre 11 2. HISTÓRIA 2.3. IDADE MÉDIA Engenharia Civil – Pontes 12 As ordens religiosas desempenham um papel determinante na manutenção e expansão do conhecimento relativo à construção de pontes aplicando o saber adquirido na construção de cúpulas à construção de pontes em arco. É também nesta época que começam a aparecer pontes com as mais diferentes finalidades: militares, comerciais, residenciais ou mesmo espirituais. Figura 2.6 - Ponte de Rialto, Veneza, século XVI 12 2. HISTÓRIA 2.4. RENASCENÇA Engenharia Civil – Pontes 13 Durante a renascença o aumento das necessidades de deslocação e transporte levou a uma evolução das técnicas construtivas, nomeadamente de projeto das pontes de treliça, como consequência do seu estudo mais aprofundado pelos artistas do renascimento. Figura 2.7 - A Ironbridge, a primeira ponte em ferro fundido, em Shropshire, Grã-Bretanha, século XVIII 13 2. HISTÓRIA 2.5. A REVOLUÇÃO INDUSTRIAL Engenharia Civil – Pontes 14 A invenção de novos métodos de fabricação do aço, que tem uma maior força de tensão, permitiu a construção de pontes mais aptas para estas novas necessidades. As pontes suspensas modernas fazem a sua aparição nesta época, primeiro com corrente metálicas e depois com fios de aço entrelaçados permitindo vãos cada vez mais extensos. Figura 2.8 - Ponte Forth Rail, Escócia, século XIX 14 2. HISTÓRIA 2.5. A REVOLUÇÃO INDUSTRIAL Engenharia Civil – Pontes 15 O uso do aço em vez do ferro ou ferro-fundido, veio possibilitar atingir vãos cada vez maiores. Estas pontes foram construídas em arco, vigas reticuladas (cantiléver) e suspensão. Foram desenvolvidas novas técnicas para a construção de fundações recorrendo ao uso de cilindros metálicos em ferro que eram pressurizados e afundados nos locais de construção dos pilares das pontes. Figura 2.9 - Tower Bridge em Londres 15 2. HISTÓRIA 2.5. A REVOLUÇÃO INDUSTRIAL Engenharia Civil – Pontes 16 O maior domínio das técnicas de projeto e construção e a introdução de novos materiais não impediram, todavia, a queda de algumas pontes e o surgimento de problemas que só depois viriam a ser debelados, como a influência dos ventos nas pontes suspensas podendo provocar o seu colapso. Figura 2.10 - Ponte 25 de Abril em Lisboa 16 2. HISTÓRIA 2.5. A REVOLUÇÃO INDUSTRIAL Engenharia Civil – Pontes 17 Foi o caso da ponte Tacoma Narrows, no estado de Washington, EUA que, com um vão de 853 metros e um tabuleiro com apenas 2,4 metros de espessura, oscilava mesmo com ventos ligeiros. A colocação de tirantes adicionais não foi suficiente para contrariar esta oscilação e, em 1940, com um vento de apenas 68 km/h começou a oscilar significativamente sendo encerrada ao trânsito, vindo a colapsar pouco depois. Esta e outras falhas chamaram a atenção dos engenheiros para a importância do fator vento na construção destas estruturas, provocando o desenvolvendo da análise do comportamento aerodinâmico nomeadamente submetendo modelos à escala a túneis de vento. VIDEO 17 2. HISTÓRIA 2.6. OS NOSSOS DIAS Engenharia Civil – Pontes 18 Generalizou-se o uso do concreto e do aço, nomeadamente com pontes em concreto pré-esforçado. As formas metálicas e as vigas passaram a ser soldadas em vez de fixas com rebites. Constroem-se numerosas pontes suspensas, e, em particular, pontes atirantadas com as mais variadas disposições dos cabos de suspensão. Figura 2.11 - Ponte Akashi-Kaikyo - Japão 18 2. HISTÓRIA 2.7. O FUTURO Engenharia Civil – Pontes 19 É de esperar desenvolvimentos nas técnicas de construção, manutenção e reabilitação de pontes, com a introdução de novas técnicas construtivas e novos materiais (alumínio, fibra de vidro) ou evolução das características dos já utilizados (concreto-aço). As novas pontes serão certamente construídas de forma mais econômica, segura e com maiores níveis de qualidade. Figura 2.12 - Ponte Octávio Frias de Oliveira em São Paulo, Brasil Figura 2.13 - A Ponte Chords Bridge, em Jerusalém 19 2. HISTÓRIA 2.7. O FUTURO 20 VIDEO 1 20 Engenharia Civil – Pontes 21 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 21 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES Engenharia Civil – Pontes 22 Ações - devido ao caráter da carga de utilização das pontes, torna-se necessário considerar alguns aspectos que normalmente não são considerados nos edifícios. Nas pontes, em geral, deve-se considerar o efeito dinâmico das cargas, e devido ao fato das cargas serem móveis, torna-se necessário determinar a envoltória dos esforços solicitantes e a verificação da possibilidade de fadiga dos materiais. Processos construtivos- em razão da adversidade do local de implantação, que é comum na construção das pontes, existem processos de construção que, em geral, são específicos para a construção de pontes. Composição estrutural - a composição estrutural utilizada nas pontes difere da empregada em edifícios, em razão da carga de utilização, dos vãos a serem vencidos, e do processo de construção. Análise estrutural - na análise estrutural existem simplificações e recomendações em função da composição estrutural, como por exemplo, o cálculo da estrutura em grelha considerando elementos indeformáveis numa direção. Nas construções, de uma maneira geral deve-se atender os seguintes quesitos: funcionalidade, segurança, estética e economia. 22 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.1. FUNCIONALIDADE Engenharia Civil – Pontes 23 Todas as pontes devem satisfazer às condições de uso para as quais foram projetadas e executadas. Viaduto Gate Tower - Japão Visar o atendimento das condições de uso com um mínimo de manutenção, buscando evitar transtornos de interrupção de trafego. 23 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.1. FUNCIONALIDADE Engenharia Civil – Pontes 24 Viaduto Gate Tower - Japão 24 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.1. FUNCIONALIDADE Engenharia Civil – Pontes 25 Ponte sobre o Rio Elba - Alemanha 25 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.1. FUNCIONALIDADE Engenharia Civil – Pontes 26 Ponte sobre o Rio Elba – Alemanha Um exemplo de funcionalidade é o canal - ponte sobre o rio Elba, (Wasserstrassenkreuz, ou cruz de ruas de água) que une a rede de canais da ex-Alemanha Oriental com a da Alemanha Ocidental, como parte do projeto de reunificação de ambas desde a caída do muro de Berlin. Com seus 918 metros de comprimento, a ponte-canal é tida como obra dos superlativos e um primor da engenharia, tendo consumido 68.000 metros cúbicos de concreto e 24.000 toneladas de aço. Comporta 132 mil toneladas de água em sua calha de 34 metros de largura e 4,25 metros de profundidade e deve resistir a terremotos. Antes desta magnífica obra, os navios precisavam dar uma volta de 12 km pelo próprio rio, atravessando eclusas antiquadas, o que significava perda de horas nas viagens. 26 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.1. FUNCIONALIDADE Engenharia Civil – Pontes 27 Ponte sobre o Rio Elba - Alemanha Demorou 5 anos para ser concluído. 27 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.1. FUNCIONALIDADE Engenharia Civil – Pontes 28 Great Belt Bridge –ponte submarina, ilustrada a seguir, entre Kastrup (na costa dinamarquesa) e Lernacken (no litoral sueco Uma ponte que vira túnel ou um túnel que vira ponte: a Great Belt Bridge (ponte do grande cinturão), inaugurada em julho de 2000. Para cruzar a baía, atravessando o canal de navegação Flintraennan, foi construída uma ponte principal estaiada, suportada por quatro pilares (204 m acima do nível do mar), cada par apoiado sobre um caixão pneumático compartilhado. Esses caixões são de concreto, apoiados em pilares enterrados de 13 a 28 m abaixo do nível do mar e com ilhas artificiais protetoras, destinadas a prevenir colisões de navios. O trecho do vão principal é suspendido por 80 pares de cabos, ligados aos pilares a intervalos de 12 m. O maior vão livre é de 490 m de comprimento e 55 m de altura, para o canal de navegação. 28 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.1. FUNCIONALIDADE Engenharia Civil – Pontes 29 Great Belt Bridge Para a construção desta ponte, foi necessária a criação de uma ilha artificial, com 4.055 m de extensão que abriga a boca dos túneis submarinos que ligam a ponte à planície dinamarquesa. Foram usados nessa obra 1,6 milhão de metros cúbicos de pedras e 7,5 milhões de metros cúbicos de areia. As pedras foram usadas para formar o contorno a ilha, formando um enrocamento protetor contra as marés 29 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.2. SEGURANÇA Engenharia Civil – Pontes 30 Como em toda as estruturas, esse é um requisito de vital importância não só para a integridade de veículos e pessoas, mas também pelas consequências desastrosas de uma interrupção temporária ou definitiva do obstáculo. Cabe aqui, ainda mencionar o aspecto da rigidez da obra que deve apresentar um certo conforto quando da passagem de cargas dinâmicas, ou seja, as vibrações devem ser de pequena monta. 30 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.2. SEGURANÇA Engenharia Civil – Pontes 31 VIDEO PONTE DE TACOMA VÍDEO – Queda do viaduto VIDEO 2 - Animação demonstra como ocorreu queda de viaduto em BH VIDEO 3 – Construção e ruptura do viaduto Guararapes-BH VIDEO – Desabamento da ciclovia RJ Anotações : viaduto de BH - vários erros de cálculos (as plantas passaram pelas mãos de 30 engenheiros), o principal erro foi a taxa de armadura do bloco de coroamento = taxa de armadura deveria ser 140 quilos de aço por metro cúbico de concreto -> Na direção do comprimento, o volume de aço era menos de um décimo do adequado. Ciclovia RJ – falhas na licitação: Foi retirado dos itens de maior relevância técnica do edital de licitação a comprovação de experiência pelas empresas licitantes de projeto executivo de obras-de-arte especiais, sob o argumento de que esta exigência restringiria o certame, na medida em que a empresa vencedora poderia sub contratar o projeto executivo. O Consórcio vencedor deixou de contratar e não realizou o projeto executivo de obras-de-arte especiais, prevendo estudos oceanográficos e não foi verificada nenhuma sanção contratual pelo contratante. A NBR 6118/2014 (Projeto de Estruturas de Concreto-Procedimentos) não foi seguida nos seguintes aspectos: Não foram consideradas as cargas previstas e quaisquer outras que possam comprometer a estabilidade ou segurança das estruturas. Não houve avaliação da conformidade do projeto por um profissional ou empresa independente, que deve ser registrada em ART e em documento específico que acompanha a documentação do projeto 31 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.3. ESTÉTICA Engenharia Civil – Pontes 32 A ponte é considerada uma obra de arte e como tal deve se inserir e se adaptar ao meio em que for executada, não apresentando contrastes com elementos naturais existentes no local. Tower Bridge Esta ponte, construída em 1890, levou 8 anos para ser executada. É elevadiça, para não interromper o contínuo fluxo de barcos. Possui um comprimento total de 286 m e uma altura de 43 m. A estética é sem dúvida, um aspecto bastante subjetivo, dependendo evidentemente de cada projetista. No entanto, alguns aspectos podem ser aqui mencionados: esbeltez da estrutura; detalhes simples e harmoniosos; utilização de materiais de características diferentes. 32 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.3. ESTÉTICA Engenharia Civil – Pontes 33 Ponte Octavio Frias de Oliveira O complexo viário real parque é um conjunto formado por dois viadutos, denominados José Bonifácio Coutinho Nogueira, e uma ponte, que leva o nome de Octávio Frias de Oliveira. A obra situa-se nas imediações do bairro do Brooklin, zona sul da cidade de São Paulo. O comprimento do mastro é de 138 metros; possui 144 estais com 18 cordoalhas de aço cada. 33 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.3. ESTÉTICA Engenharia Civil – Pontes 34 Ponte Hercílio Luz A ponte Hercílio Luz é uma das maiores pontes pênseis do mundo. O comprimento total é de 820 m, com 340 m de vão central. A estrutura de aço tem um peso aproximado de 5.000 toneladas. As duas torres medem 75 m, a partir do nível do mar e o vão central possui uma altura de 43 m. 34 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.3. ESTÉTICA Engenharia Civil – Pontes 35 Ponte sobre o rio Pinheiros A concepção da estação-ponte em estrutura estaiada decorreu da necessidade de superestrutura de seção baixa e contínua, para vencer um vão de 122 m. Sua estrutura compõe-se de um mastro principal, de onde saem estais que sustentam a superestrutura. Esta é formada por caixão unicelular de concreto protendido, com 2,5 m de altura de seção e 8,3 m de largura. Os estais (2x17) são formados por um conjunto de até 55 cordoalhas de aço. A largura total daponte é de 22 m, com uma altura de 8,5 m. O mastro possui 65m de altura acima do leito do rio pinheiros. 35 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.3. ESTÉTICA Engenharia Civil – Pontes 36 Ponte sobre o rio das Antas Situada na RST-470 entre Bento Gonçalves e Veranópolis, no estado do Rio Grande do Sul. A ponte sobre o rio das Antas possui um vão livre de 186 m, 288 m de extensão e uma altura de 46 m. Foi a maior ponte construída na época (1950), em toda a américa. 36 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.3. ESTÉTICA Engenharia Civil – Pontes 37 Ponte sobre o rio Sena A Pont Neuf foi considerada uma maravilha da arquitetura real grandiosa. Construída de 1578 a 1604, esta ponte possui um comprimento total de 238 m e uma largura de 20 m. 37 3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES 3.4. ECONOMIA Engenharia Civil – Pontes 38 A economia é um requisito sempre perseguido pelo “engenheiro”. Para isso devem ser realizados vários estudos a fim de se escolher a estrutura mais econômica dentro das exigências e limitações de cada obra. 38 Engenharia Civil – Pontes 39 4. ELEMENTOS 39 4. ELEMENTOS Engenharia Civil – Pontes 40 O projeto e a execução de uma ponte envolvem um grande número de conhecimentos e informações auxiliares: Teoria das estruturas; Concreto armado e protendido; Estrutura metálica e mista; Mecânica dos solos; Geologia; Hidráulica e hidrologia; Materiais; Topografia; Estradas; e Fundações. 40 Engenharia Civil – Pontes 41 5. CLASSIFICAÇÃO 41 5. CLASSIFICAÇÃO Engenharia Civil – Pontes 42 As pontes podem ser classificadas segundo vários critérios; os mais importantes são os seguintes: Material da superestrutura; Comprimento; Natureza do tráfego; Desenvolvimento planimétrico; Desenvolvimento altimétrico; Sistema estrutural da superestrutura; Seção transversal; Posição do tabuleiro; e Processo de execução. 42 5. CLASSIFICAÇÃO 5.1. MATERIAL DA SUPERESTRUTURA Engenharia Civil – Pontes 43 As pontes se classificam segundo o material da superestrutura em: De madeira Video 4: Considerada a maior ponte de madeira da América Latina, com 274 metros de comprimento, o elevado sobre o rio Aripuanã será substituído por concreto. A ponte está localizada na MT-208, entre os municípios de Aripuanã e Colniza, e passará a ter 350 metros de comprimento. 43 5. CLASSIFICAÇÃO 5.1. MATERIAL DA SUPERESTRUTURA Engenharia Civil – Pontes 44 De alvenaria; 44 5. CLASSIFICAÇÃO 5.1. MATERIAL DA SUPERESTRUTURA Engenharia Civil – Pontes 45 De concreto simples; De concreto armado; De concreto protendido; 45 5. CLASSIFICAÇÃO 5.1. MATERIAL DA SUPERESTRUTURA Engenharia Civil – Pontes – 46 De aço; e 46 5. CLASSIFICAÇÃO 5.1. MATERIAL DA SUPERESTRUTURA Engenharia Civil – Pontes 47 Mistas (concreto e aço). 47 5. CLASSIFICAÇÃO 5.2. COMPRIMENTO Engenharia Civil – Pontes 48 Segundo o seu comprimento, as pontes podem ser classificadas em: Galerias (bueiros) - de 2 a 3 metros; Pontilhões - de 3 a l0 metros; e Pontes - acima de l0 metros. Esta classificação tem importância apenas para apresentar as denominações que as pontes recebem em função do seu comprimento ou porte, embora não exista consenso - e nem grande importância - sobre as faixas de valores aqui indicadas. Existe ainda uma divisão, também de contornos não muito definidos, que é: Pontes de pequenos vãos – até 30 metros; Pontes de médios vãos – de 30 a 60 a 80 metros; e Pontes de grandes vãos – acima de 60 a 80 metros. 48 5. CLASSIFICAÇÃO 5.3. NATUREZA DE TRÁFEGO Engenharia Civil – Pontes 49 Segundo a natureza do tráfego, as pontes podem ser classificadas em: Rodoviárias; 49 5. CLASSIFICAÇÃO 5.3. NATUREZA DE TRÁFEGO Engenharia Civil – Pontes 50 Ferroviárias; 50 5. CLASSIFICAÇÃO 5.3. NATUREZA DE TRÁFEGO Engenharia Civil – Pontes 51 Passarelas (pontes para pedestres); 51 5. CLASSIFICAÇÃO 5.3. NATUREZA DE TRÁFEGO Engenharia Civil – Pontes 52 Aeroviárias; 52 5. CLASSIFICAÇÃO 5.3. NATUREZA DE TRÁFEGO Engenharia Civil – Pontes 53 Aquetudos; 53 5. CLASSIFICAÇÃO 5.3. NATUREZA DE TRÁFEGO Engenharia Civil – Pontes 54 Mistas; e 54 5. CLASSIFICAÇÃO 5.3. NATUREZA DE TRÁFEGO Engenharia Civil – Pontes 55 Pontes para travessia de animais; 55 5. CLASSIFICAÇÃO 5.4. DESENVOLVIMENTO PLANIMÉTRICO Engenharia Civil – Pontes – 56 Segundo o desenvolvimento em planta do traçado, as pontes podem ser classificadas em: Reta – ortogonais e esconsas; e Figura 5.13 - Ponte reta ortogonal Figura 5.14 - Ponte reta esconsas 56 5. CLASSIFICAÇÃO 5.4. DESENVOLVIMENTO PLANIMÉTRICO Engenharia Civil – Pontes 57 Curvas. Figura 5.15 - Ponte curva 57 5. CLASSIFICAÇÃO 5.5. DESENVOLVIMENTO ALTIMÉTRICO Engenharia Civil – Pontes 58 As pontes se classificam segundo o seu desenvolvimento altimétrico em: Retas – horizontal e em rampa; e Curvas – tabuleiro convexo e côncavo. Figura 5.16 - Classificação das pontes segundo o desenvolvimento altimétrico 58 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 59 As pontes podem ser classificadas, quanto ao sistema estrutural da superestrutura em: Ponte em viga; Ponte em pórtico; 59 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 60 Ponte em arco; Ponte pênsil; e Ponte estaiada. 60 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes – Prof. Domingos Ferreira 61 5.6.1. Vigas Bi-Apoiadas e Sucessão de Vãos Isostáticos Para efeito de pré-dimensionamento pode- se, em princípio, adotar as seguintes relações entre altura do vigamento e o vão: Concreto Armado: Pontes rodoviárias: Pontes ferroviárias: Passarelas: Concreto Protendido: Pontes rodoviárias: Pontes ferroviárias: Passarelas: Essas pontes, em geral, têm altura constante e são executadas em concreto armado ou protendido. Por outro lado, as vigas principais podem ser ou não pré-moldadas. Como referência, podemos dizer que para vãos até 25 metros em concreto armado, a estrutura será mais econômica. 61 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 62 5.6.1. Vigas Bi-Apoiadas e Sucessão de Vãos Isostáticos Vigas Bi-apoiadas: Figura 5.22 - Ponte “La Riviere” - França 62 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 63 5.6.1. Vigas Bi-Apoiadas e Sucessão de Vãos Isostáticos Vigas Bi-apoiadas: Figura 5.23 - Ponte “Changis sur Marne” – França 63 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 64 5.6.1. Vigas Bi-Apoiadas e Sucessão de Vãos Isostáticos Sucessão de Vãos Isostáticos: Figura 5.24 - Ponte em Maranhão 64 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 65 5.6.1. Vigas Bi-Apoiadas e Sucessão de Vãos Isostáticos Sucessão de Vãos Isostáticos: Figura 5.25 - Ponte sobre o rio “Loire” - França 65 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 66 5.6.2. Vigas Bi-Apoiadas com Balaços Figura 5.26 - Ponte “Captain Cook” em Oregon - EUA Essa solução é a mais usada profissionalmente, sobretudo para vãos pequenos. Em geral são executadas em concreto armado e moldadas in loco 66 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 67 5.6.2. Vigas Bi-Apoiadas com Balaços Figura 5.27 - Ponte “Renault” – França 67 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 68 5.6.2. Vigas Bi-Apoiadas com Balaços Para efeito de pré-dimensionamento podemos adotar: Onde: Observação: Podemos ainda colocar nesse grupo, as vigas Gerber, que correspondem a uma sucessão de vãos isostáticos. Figura 5.28 – Viga bi-apoiada com balanço 68 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 69 5.6.3. Pontes Construídas por Vãos Contínuos - As pontes com vãos contínuos, portanto semjuntas de dilatação, são usadas para vencer grandes vãos com altura menor. Figura 5.29 - Ponte “Aranda” – Espanha As vigas moldadas in loco podem ter altura constante ou variável. 69 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 70 5.6.3. Pontes Construídas por Vãos Contínuos – VIDEO 5, 6 e 7 Figura 5.30 - Ponte Rio-Niterói 70 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 71 5.6.3. Pontes Construídas por Vãos Contínuos Figura 5.31 – Viaduto “La Crostierre” - França 71 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 72 5.6.4. Pontes em Arco Tem-se executado pontes em arcos com vãos de até 300 metros. A relação h/L é da ordem de 1/100. Figura 5.32 - Ponte “Harbour” em Sidney - Austrália 72 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 73 5.6.4. Pontes em Arco As pontes em arco podem ser executadas com arcos isostáticos (tri-articulados) ou hiperestáticos (bi-articulados ou bi-engastados). O esquema estático em arco é interessante pois o efeito da flexão é reduzido. Assim, consegue-se vencer grandes vãos com uma estrutura esbelta Figura 5.33 - Ponte no Grand Canyon - EUA 73 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 74 5.6.4. Pontes em Arco Figura 5.34 - Ponte “La Regenta” – Espanha 74 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 75 5.6.4. Pontes em Arco – VIDEO 8 Figura 5.35 - Ponte em arco no Japão VIDEO: Reservatório de Alcantara na Espanha. Duas pontes únicas tinham que ser construídas, cada uma com um tabuleiro apoiado em um arco central de vao 220m. As obras começaram pelas fundações formadas por blocos de concreto armado, daí começam a erguer os pilares alinhados a cada 26m, e atingem uma altura máxima de 52m acima da ancoragem do arco. Largos blocos de fundação, suportam os pilares mais altos e também travam o arco. A ligação rígida entre o arco e a fundação, estão localizados em seu interior,. Os pilares so construídos ao mesmo tempo de ambos os lados. O tabuleiro é construído e montado no solo seco. Cada tabuleiro é construído com duas vigas continuas de seção V em aço anticorrosivo, ligadas por uma laje de concreto armado. A laje é feita sobre formas de 26 m. Desliza-se o tabuleiro sobre rolamentos. Os primeiros 22 m de placa não foram concretados para reduzir as tensões em posições onde o tabuleiro se encontra em balanço, durante o avanço. O guindante corta 12 m da viga metálica. Cada parte do arco é rotulado em no outro. Tem que haver soldagem de placas, para travar. Quando a operação de descida acabar, a rotula é travada com barras e reforços seguidos pela concretagem da área. 75 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes – Prof. Domingos Ferreira 76 5.6.4. Pontes em Balanços Sucessivos Essas pontes são em concreto protendido e as aduelas são “ligadas” entre si por meio da protensão. São utilizadas para vencer grandes vãos. O objetivo principal da construção em balanços sucessivos é o de eliminar os cimbramentos. Esta técnica também é muito utilizada quando: Os pilares são altos ou vales longos e profundos; A construção do escoramento é perigosa, no caso de rios com altas vazões; O uso de escoramento se torna impossível; e Deseja-se rapidez de construção: no caso de aduelas pré-fabricadas, a velocidade de avanço alcança vários metros por dia. O comprimento ótimo de vãos fica entre 60 e 120 m, sendo recomendado o limite de 160 m. Atualmente existem dois tipos de processos para se executar obras em balanços sucessivos: Concretar as aduelas no local (in loco); e Aduelas pré-fabricadas (moldadas). 76 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 77 5.6.4. Pontes em Balanços Sucessivos Figura 5.36 - Ponte Rio Grand - Canadá 77 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 78 5.6.4. Pontes em Balanços Sucessivos Figura 5.37 - Ponte sobre o rio Madeira em Porto 78 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 79 5.6.4. Pontes em Balanços Sucessivos Figura 5.38 – Construção de uma aduela 79 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 80 5.6.4. Pontes em Balanços Sucessivos Figura 5.39 - Ponte sobre o rio Vaza Barris em Aracaju 80 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 81 5.6.4. Pontes em Balanços Sucessivos – VIDEO 9 e 10 Figura 5.40 - Ponte sobre o rio Claro em Maragatiba (RJ) 81 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes – Prof. Domingos Ferreira 82 5.6.5. Pontes Estaiadas – VIDEOS 11 a 13 Nesse caso, o vigamento fica suspenso por cabos denominados de estais que são fixados nas torres. O vão da viga fica reduzido entre os estais. As vigas são em geral pré-moldadas e são executadas conjuntamente para os 2 lados da torre. Os estais são tracionados e ocorre compressão nas vigas. Comportamento estrutural das pontes estaiadas: Um tabuleiro contínuo com altura reduzida; Uma ou mais torres; Cabos são tensionados diagonalmente das torres; Cabos de aço (flexíveis) - frágeis ao vento; Peso leve da ponte - vantagem durante terremotos; Comprimento de vãos típicos - de 110 até 480 metros; e Aparência moderna - atrativa. 82 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 83 5.6.5. Pontes Estaiadas Ponte Octavio Frias de Oliveira O projeto tem grandes dimensões: além de abranger uma ponte de dois braços que passam sobre o rio Pinheiros, tem como destaque um mastro de concreto em forma de "X" com 138 metros de altura, que as sustenta por meio de estais. A ponte e os viadutos têm 1600 metros no total. Ela é a única do mundo em que duas plataformas estaiadas se sobrepõem, fazendo com que os cabos se entrelacem, e conta com o maior ângulo entre estaiadas, de 60 graus, é o maior entre as estaiadas do mundo, que costumam ter de 10 graus a 15 graus. 83 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes – 84 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.41 - Ponte Octavio Frias de Oliveira 84 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 85 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.42 - Ponte Octavio Frias de Oliveira em construção 85 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 86 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.43 – Construção das aduelas da ponte Octavio Frias de Oliveira 86 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes – 87 5.6.5. Pontes Estaiadas Ponte sobre o rio Guamá A ponte sobre o rio Guamá, no Belém do Pará possui o maior vão livre do Brasil: 582 m. Esta ponte surpreende tanto pela beleza como pela ousadia estrutural. Possui uma extensão de 2.000 m, uma largura de 14m. Sua fundação foi feita em estacas; a altura do mastro é de 102 m; possui duas linhas de estais, totalizando 152 estais [2x(2x38)]. As aduelas pré-moldadas de 7,20 m têm um peso de 145 toneladas cada uma. 87 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 88 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.44 - Ponte sobre o rio Guamá no Pará 88 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 89 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.45 – Execução da ponte sobre o rio Guamá no Pará 89 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 90 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.46 – Vista superior da ponte sobre o rio Guamá no Pará 90 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 91 5.6.5. Pontes Estaiadas Viaduto Estaiado sobre a Nova Imigrantes Esta ponte possui duas linhas de estais,em forma de leque [2x(2x11 estais)], com dois balanços de 85 m e um mastro com altura de 56 m. As fundações foram em estacas pré-moldadas – SCAC (300 toneladas). A largura da ponte é torno de 28 m, com 5 pistas. Aduelas pré-moldadas de 7 m (50 toneladas). 91 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 92 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.47 – Viaduto estaiado na rodovia Nova Imigrantes 92 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 93 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.48 - Tipos de arranjos dos cabos 93 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 94 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.49 - Ponte “Nelson Mandela” – África do Sul 94 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 95 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.50 - Ponte sobre o rio Pinheiros 95 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 96 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.51 – Ponte Alamillo em Andaluzia - Espanha 96 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Ponte 97 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.52 - Ponte “Seri Wawasan” - Malásia 97 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 98 5.6.5. Pontes Estaiadas Ponte “Tatara” Esta ponte possui um vão o de 890 m. Seu comprimento total é de 1490 m. Liga a ilha de Honshu à ilha de Shikoku. Em 1973 foi planejada para ser uma ponte suspensa, mas em 1989 seu projeto foi alterado para uma ponte do tipo estaiada com o mesmo vão. 98 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 99 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.53 - Ponte “Tatara” – Japão 99 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 100 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.54 – Construção da ponte “Tatara” – Japão 100 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 101 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.55 - Ponte “Omi-Odori” – Japão 101 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 102 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.56 - Ponte “Faro” - Dinamarca 102 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 103 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.57 - Ponte “Barrios Luna” - Espanha 103 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 104 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.58 - Ponte “Normandia” - França 104 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 105 5.6.5. Pontes Estaiadas Ponte sobre o rio Paranaíba Situada na fronteira de Minas Gerais com Mato Grosso do Sul, a ponte sobre o rio Paranaíba, possui 662 m de extensão e um vão central de 350 m. Era para ser a primeira ponte estaiada do Brasil, mas com a paralização da sua construção, a ponte sobre o rio Pinheiros foi a primeira ponte estaiada concluída. O projeto original foi assessorado por Leonardt (Stuttgart); possui uma linha de estais (2x16 estais), com altura de viga de 1,50 m. A fundação foi feita em tubulões a ar comprimido, com 2 m de diâmetro. O rio possui uma lâmina de água de 36 m e na época de cheia, pode atingir mais 15 m, ou seja, 51 m de água. 105 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 106 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.59 - Ponte sobre o rio Paranaíba 106 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 107 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.60 - Ponte “Nemours” - França 107 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 108 5.6.5. Pontes Estaiadas Ponte Irineu Bornhausen A nova ponte Irineu Bornhausen, que cruza o rio Itajaí-Mirim, em Brusque/SC, foi a primeira grande obra construída inteiramente em concreto branco no país. Com 100 m de extensão, foi inspirada na ponte que dá acesso ao aeroporto de Malpensa, em Milão. A antiga ponte, com quatro pilares no meio do rio, foi substituída por uma ponte estaiada, tendo em vista a necessidade de desenvolver uma solução para as enchentes que causavam grandes transtornos à cidade, provocados em boa parte, pelos pilares centrais que retinham entulho e barravam o fluxo natural do rio. Agora, a obra sem pilares e suspensa apenas por cabos de aço, que a caracteriza como ponte estaiada, atende as exigências da prefeitura local, que está investindo na arquitetura arrojada e nas artes plásticas para atrair visitantes e aumentar o turismo na região. 108 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 109 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.61 - Ponte sobre o rio Itajaí – “Irineu Bornhausen” em Brusque – SC 109 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes – Prof. Domingos Ferreira 110 5.6.5. Pontes Estaiadas Viaduto “Milau” – VÍDEO 14 Com até 343 m de altura e sete apoios, a ponte mais comemorada da Europa é um exemplo raro de obra estaiada de vãos múltiplos. Principais desafios foram a ação do vento e o vale escarpado. Elo vital da auto-estrada A 75 - uma nova e eficiente ligação entre a França e a costa mediterrânea -, o Viaduto de Millau foi inaugurado em dezembro de 2004, após três anos de trabalhos. Desde o início, o viaduto representou um desafio considerável, pois seus vãos deveriam unir, com segurança, dois pontos muito altos sobre o vale do rio Tarn, que é largo, profundo e muito escarpado em alguns pontos. A grande complexidade do local, que dificultava o acesso às zonas muito escarpadas, fez com que o número de pilares fosse reduzido a sete. A obra, essencialmente construída com aço, teve seus pilares executados em concreto: os maiores deles, o P2, com 245 m, e o P3 (223 m) são de longe os mais altos do mundo. 110 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 111 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.62 – Viaduto “Millau” – Paris x Barcelona 111 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 112 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.62 – Viaduto “Millau” – Paris x Barcelona 112 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 113 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.62 – Viaduto “Millau” – Paris x Barcelona 113 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 114 5.6.5. Pontes Estaiadas Figura 5.62 – Viaduto “Millau” – Paris x Barcelona 114 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 115 5.6.5. Pontes Suspensas – VIDEO 15 Descrição de uma ponte suspensa: Um tabuleiro com uma ou mais torres; Extremidades da ponte: grandes ancoragens ou contra- pesos; e Cabos principais: esticados de uma ancoragem, passando pelo topo das torres para chegar à ancoragem oposta; ou flexíveis: vulneráveis à ação do vento. 115 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 116 5.6.5. Pontes Suspensas Figura 5.66 - Ponte “Tagus” - Lisboa 116 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 117 5.6.5. Pontes Suspensas Figura 5.67 - Ponte “Akashi Kaikyo” - Japão 117 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 118 5.6.5. Pontes Suspensas Figura 5.68 - Ponte “Golden Gate” - EUA 118 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes – Prof. Domingos Ferreira 119 5.6.5. Pontes Suspensas Desastre da Ponte “Tacoma Narrows”: O mais famoso exemplo de instabilidade aerodinâmica numa ponte suspensa com 1600 m é o da ponte de “Tacoma Narrows”, em Washington, Estados Unidos, que veio a tombar no dia 07/11/1940, alguns meses depois de ser inaugurada. As vibrações eram sempre transversaisno tabuleiro entre os dois pilares, e provocados por ventos em torno de 7 km/h. Surpreendentemente, após um vento de aproximadamente 65 km/h, surgem constantes oscilações, onde um afrouxamento da ligação do cabo de suspensão norte ao tabuleiro, faz a ponte entrar num modo de vibração torcional. A oscilação rapidamente atinge os 35º e os pilares atingem deflexões de cerca de 3.6 m no topo, cerca de 12 vezes os parâmetros de dimensionamento. Essa situação não se alterou muito durante cerca de uma hora, até que às 11h se desprende um primeiro pedaço de pavimento e às 11:10h a ponte entra em colapso, caindo no rio. Técnicos afirmaram na época, que os grandes defeitos da ponte foram a sua enorme falta de rigidez transversal e torsional e da frente aerodinâmica do perfil. 119 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 120 5.6.5. Pontes Suspensas Figura 5.69 - Ponte “Tacoma Narrows” oscilando 120 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 121 5.6.5. Pontes Suspensas Figura 5.70 - Ponte “Tacoma Narrows” oscilando 121 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 122 5.6.5. Pontes Suspensas Figura 5.71 - Ponte “Tacoma Narrows” depois do colapso 122 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 123 5.6.5. Pontes Suspensas 123 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 124 5.6.5. Pontes Suspensas Figura 5.72 - Ponte “Tacoma Narrows” após reconstrução 124 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes – Prof. Domingos Ferreira 125 5.6.5. Pontes Suspensas Diferença entre Ponte Suspensa e Ponte Estaiada: Ponte suspensa Suportado pela estrutura; Resistir apenas à flexão e torção causados por carregamentos e forças aerodinâmicas; e Construção não começa até que os cabos estejam completos e todas as partes da estrutura estejam conectadas. Ponte estaiada Em compressão, sendo puxado em direção às torres; Construção realizada em fases a partir de cada torre. 125 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 126 5.6.5. Pontes Suspensas Figura 5.73 – Ponte Suspensa e Estaiada 126 5. CLASSIFICAÇÃO 5.6. QUANTO AO ESQUEMA ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 127 5.6.5. Pontes Suspensas Figura 5.73 – Ponte Suspensa e Estaiada 127 5. CLASSIFICAÇÃO 5.7. QUANTO A SEÇÃO TRANSVERSAL Engenharia Civil – Pontes 128 5.7.1. Seção com duas Vigas Principais Usadas em pontes rodoviárias de pequenas larguras e em pontes ferroviárias (B<10 m). Figura 5.74 – Seção transversal de uma ponte com duas vigas 128 5. CLASSIFICAÇÃO 5.7. QUANTO A SEÇÃO TRANSVERSAL Engenharia Civil – Pontes 129 5.7.1. Seção com duas Vigas Principais Figura 5.75 – Viaduto “Schnaittach” - Alemanha 129 5. CLASSIFICAÇÃO 5.7. QUANTO A SEÇÃO TRANSVERSAL Engenharia Civil – Pontes 130 5.7.1. Seção com duas Vigas Principais Figura 5.76 – Ponte “Jonches” - México 130 5. CLASSIFICAÇÃO 5.7. QUANTO A SEÇÃO TRANSVERSAL Engenharia Civil – Pontes 131 5.7.2. Seção com Três ou mais Vigas Principais Usadas para obras com grandes larguras (B>10 m). Nesses casos devemos estudar o chamado “efeito grelha”. Figura 5.77 – Seção transversal de uma ponte com quatro vigas 131 5. CLASSIFICAÇÃO 5.7. QUANTO A SEÇÃO TRANSVERSAL Engenharia Civil – Pontes 132 5.7.2. Seção com Três ou mais Vigas Principais Figura 5.78 – Viaduto “Corso” - Roma 132 5. CLASSIFICAÇÃO 5.7. QUANTO A SEÇÃO TRANSVERSAL Engenharia Civil – Pontes 133 5.7.2. Seção com Três ou mais Vigas Principais Figura 5.79 – Viaduto “Roberval” - França 133 5. CLASSIFICAÇÃO 5.7. QUANTO A SEÇÃO TRANSVERSAL Engenharia Civil – Pontes 134 5.7.3. Seção em Estrado Celular Apresentam várias vigas, tendo laje superior e inferior. Usadas para obras largas. Apresentam um aspecto estético mais adequado embora a construção seja mais trabalhosa. Quando do dimensionamento poderemos contar com grandes mesas de compressão para momentos fletores positivos e negativos. Isso pode acrescentar uma considerável economia de material. Essas pontes são esbeltas e apresentam grande rigidez à torção sendo, portanto utilizadas em casos de pontes curvas, no plano horizontal. Figura 5.80 – Seção transversal de uma ponte em estrado celular 134 5. CLASSIFICAÇÃO 5.7. QUANTO A SEÇÃO TRANSVERSAL Engenharia Civil – Pontes 135 5.7.3. Seção em Estrado Celular Figura 5.81 – Ponte com seção em estrado celular 135 5. CLASSIFICAÇÃO 5.7. QUANTO A SEÇÃO TRANSVERSAL Engenharia Civil – Pontes 136 5.7.4. Seção Caixão Apresentam 2 vigas principais com laje superior e inferior. Essas seções têm as mesmas características das seções celulares e são usadas, em geral, quando tivermos larguras relativamente pequenas. Figura 5.82 – Ponte com seção caixão 136 5. CLASSIFICAÇÃO 5.7. QUANTO A SEÇÃO TRANSVERSAL Engenharia Civil – Pontes 137 5.7.4. Seção Caixão Figura 5.83 – Ponte com seção caixão 137 5. CLASSIFICAÇÃO 5.7. QUANTO A SEÇÃO TRANSVERSAL Engenharia Civil – Pontes 138 5.7.5. Seção em Laje Maciça Essa seção é utilizada para vencer vãos pequenos, da ordem de até 12 metros; tem a vantagem da facilidade da execução. 138 5. CLASSIFICAÇÃO 5.8. PROCESSO DE EXECUÇÃO Engenharia Civil – Pontes 139 Os processos de execução a serem apresentados referem-se às pontes de concreto. Assim, tendo em vista o processo de execução, as pontes são aqui classificadas em: Construção com concreto moldado no local; 139 5. CLASSIFICAÇÃO 5.8. PROCESSO DE EXECUÇÃO Engenharia Civil – Pontes 140 Construção com elementos pré-moldados; 140 5. CLASSIFICAÇÃO 5.8. PROCESSO DE EXECUÇÃO Engenharia Civil – Pontes 141 Construção com balanços sucessivos; e 141 5. CLASSIFICAÇÃO 5.8. PROCESSO DE EXECUÇÃO Engenharia Civil – Pontes 142 Construção com deslocamentos progressivos. 142 Engenharia Civil – Pontes 143 6. GABARITOS DE PASSAGEM 143 6. GABARITOS DE PASSAGEM 6.1. VIAS NÃO NAVEGÁVEIS Engenharia Civil – Pontes 144 144 6. GABARITOS DE PASSAGEM 6.2. VIAS NAVEGÁVEIS Engenharia Civil – Pontes 145 Pequeno Porte Grande Porte 145 6. GABARITOS DE PASSAGEM 6.2. VIAS NAVEGÁVEIS Engenharia Civil – Pontes 146 Transoceânicas 146 6. GABARITOS DE PASSAGEM 6.3. ESTRADAS Engenharia Civil – Pontes 147 Rodagem: hmín = 5,50 m; Largura mínima = 7,00 m Ferroviária: hmín = 7,25 m; - Bitola estreita: 1,00 m – L = 4,00 m Linha Simples - Bitola Larga: 1,60 m – L = 4,90 m Largura mínima - Bitola estreita: 1,00 m – L = 7,75 m Linha Dupla - Bitola Larga: 1,60 m – L = 9,15 m 147 Engenharia Civil – Pontes 148 7. PROJETO ESTRUTURAL 148 7. PROJETO ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 149 Para que o projeto estrutural atinja suas finalidades, há a necessidade do conhecimento de muitas informações como observado no ítem 4. Desse modo, o desenvolvimento do projeto envolve as seguintes etapas: Estudos preliminares; Ante-projeto; e Projeto propriamente dito. 149 7. PROJETO ESTRUTURAL 7.1. ESTUDOS PRELIMINARES Engenharia Civil – Pontes 150 São as informações sobre o sistema viário, topografia, cargas, gabaritos, drenagem, estudos geotécnicos, etc. 150 7. PROJETO ESTRUTURAL 7.2. ANTE-PROJETO Engenharia Civil – Pontes 151 O ante-projeto envolve os seguintes elementos, após os estudos preliminares: memorial de cálculo, através do qual se justificam as soluções propostas; desenhos com o pré-dimensionamento; estimativa de quantidadesde materiais. 151 7. PROJETO ESTRUTURAL 7.3. PROJETO ESTRUTURAL Engenharia Civil – Pontes 152 O projeto estrutural se constitui num conjunto de documentos que permitirão a execução da obra. Esses documentos são: Memorial descritivo: no memorial descritivo são relatadas as características geométricas da obra, o esquema estrutural e a justificativa técnica da solução final. Memorial de cálculo: neste memorial são mencionadas as normas usadas e apresentados os cálculos de forma minuciosa. Desenhos executivos: Locação da obra; Desenhos de fôrmas e armações de todos os elementos da estrutura; Fases de execução; Cimbramentos especiais. Materiais: deverão ser relacionados todos os materiais a serem utilizados na construção, bem como as quantidades de materiais. 152 153 153 Engenharia Civil – Pontes 154 8. NOMENCLATURA 154 8. NOMENCLATURA Engenharia Civil – Pontes 155 A superestrutura é a parte da ponte destinada a vencer o obstáculo. A superestrutura pode ser subdividida em duas partes: Estrutura principal (ou sistema estrutural principal ou simplesmente sistema estrutural); e Estrutura secundária (ou tabuleiro ou estrado). O aparelho de apoio é o elemento colocado entre a infraestrutura e a superestrutura, destinado a transmitir as reações de apoio e permitir determinados movimentos da superestrutura. A infraestrutura é a parte da ponte que recebe as cargas da superestrutura através dos aparelhos de apoio e as transmite ao solo. A infraestrutura pode ser subdividida em suportes e fundações. Os suportes podem ser subdivididos em: Encontro - elemento situado nas extremidades da ponte, na transição de ponte com o aterro da via, e que tem a dupla função, de suporte, e de arrimo do solo; e Pilar - elemento de suporte, normalmente situado na região intermediária, e que não tem a finalidade de arrimar o solo. 155 8. NOMENCLATURA Engenharia Civil – Pontes 156 Figura 8.1 - Esquema ilustrativo da composição das pontes 156 8. NOMENCLATURA Engenharia Civil – Pontes 157 Cabe destacar que além da subdivisão aqui apresentada, encontra-se na literatura nacional, outra subdivisão que é a seguinte: Superestrutura; Mesoestrutura (aparelho de apoio, pilar e encontro); e Infraestrutura (fundação). Salienta-se que determinados tipos de pontes não apresentam separação nítida entre os elementos, o que torna a aplicação da nomenclatura, para ambas as subdivisões apresentadas, não muito clara. 157 8. NOMENCLATURA Engenharia Civil – Pontes 158 Com relação à seção transversal, mostrado na Figura 8.2, podem aparecer os seguintes elementos: Pista de rolamento - largura disponível para o tráfego normal dos veículos, que pode ser subdividida em faixas; Acostamento - largura adicional à pista de rolamento destinada à utilização em casos de emergência, pelos veículos; Defensa - elemento de proteção aos veículos, colocado lateralmente ao acostamento; Passeio - largura adicional destinada exclusivamente ao tráfego de pedestres; Guarda-roda - elemento destinado a impedir a invasão dos passeios pelos veículos; e Guarda corpo - elemento de proteção aos pedestres. 158 8. NOMENCLATURA Engenharia Civil – Pontes 159 Figura 8.2 – Denominações dos elementos relativos à seção transversal 159 8. NOMENCLATURA Engenharia Civil – Pontes 160 Com relação à seção longitudinal, mostrada na Figura 8.3, tem-se as seguintes denominações: Comprimento da ponte (também denominado de vão total) - distância, medida horizontalmente segundo o eixo longitudinal, entre as seções extremas da ponte; Vão (também denominado de vão teórico e de tramo) - distância, medida horizontalmente, entre os eixos de dois suportes consecutivos; Vão livre - distância entre as faces de dois suportes consecutivos; Altura de construção - distância entre o ponto mais baixo e o mais alto da superestrutura; e Altura livre - distância entre o ponto mais baixo da superestrutura e o ponto mais alto do obstáculo. 160 8. NOMENCLATURA Engenharia Civil – Pontes 161 Figura 8.3 - Denominação dos elementos relativos à seção longitudinal 161 Lavf55.34.101 Lavf55.34.101
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