Pilares de Pontes na Engenharia Civil

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PILARES DE PONTES 
 
ENGENHARIA CIVIL – PONTES – Prof. RALF KLEIN, M.Eng. 
PILARES DE PONTES 
 
SUMÁRIO 
 
1 Introdução. .................................................................................................. 2 
1.1 Tipos construtivos de pilares de pontes. .............................................. 3 
1.2 Tipos de pilares usados em pontes com vigas principais. ................... 5 
1.3 Processos construtivos de pilares. ....................................................... 5 
2 Combinações de ações (NBR 8681:2003). ................................................. 6 
2.1 Estados limites de uma estrutura. ........................................................ 6 
2.2 Ações. .................................................................................................. 7 
2.3 Combinações de ações. ....................................................................... 8 
2.4 Combinações últimas normais. ............................................................ 8 
2.5 Sugestões de combinações de ações para a ponte exemplo. ............. 9 
2.6 Coeficientes de ponderação para as ações. ...................................... 10 
2.7 Fatores de combinação. ..................................................................... 10 
3 Pilares de concreto armado. ..................................................................... 11 
 
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1 Introdução. 
• Pilares. 
o Elementos constituintes da meso-estrutura. 
• Quadros transversais. 
o A cada linha transversal de apoio da super-estrutura correspondem, 
geralmente, dois ou mais pilares eventualmente ligados por vigas 
transversais formando um quadro transversal. 
o O número de pilares e vigas que formam o quadro dependem da largura 
do estrado, da altura dos pilares, do tipo de fundação, etc.. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Foto 1 - Ponte Rio-Niterói , vista lateral da parte central [Pfeil, 1975]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1.1 Tipos construtivos de pilares de pontes. 
• Pilares de alvenaria de pedra. 
o Constituídos de pedras cortadas e empilhadas com interposição de 
argamassa. 
o Pelo fato das juntas terem resistência à tração praticamente nula os 
pilares devem ser projetados em formas maciças de grande peso 
próprio. 
o Foram muito usados desde a antiguidade até o início do século XX. 
 
• Pilares de concreto armado. 
o É atualmente o tipo mais utilizado na execução de pilares de pontes. 
o Pilares de pequena altura são em geral maciços ou formados por fustes 
ligados por vigas transversais constituindo pórticos de um ou mais vãos. 
o Pilares de grande altura são geralmente projetados com seção 
transversal oca. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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• Pilares de aço. 
o São formados por perfis adequados aos esforços de compressão, 
ligados por contraventamentos longitudinais e transversais formando 
torres. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Pilares de madeira. 
o Utilizados em pontes de madeira são muitas vezes formados por 
prolongamentos das estacas sendo os fustes ligados por 
contraventamentos longitudinais e transversais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1.2 Tipos de pilares usados em pontes com vigas pri ncipais. 
• (a) Pilar em forma de parede transversal. 
• (b) Solução em 4 pilares ligados por viga superior de contraventamento. 
• (c) Solução com 2 pilares ligados com travessa na qual se apóiam as vigas 
principais intermediárias. 
• (d) Esquema de pórtico de vários andares em pilar de grande altura. 
 
 
 
 
 
 
 
1.3 Processos construtivos de pilares. 
• Formas convencionais com andaime auxiliar. 
o Econômico em pilares de pequena altura, até cerca de 10m. 
• Formas saltantes. 
o Forma desmontável de painéis metálicos ou de madeira, com altura da 
ordem de 3m, que é içada para nova posição após a concretagem de 
cada segmento do pilar. 
• Formas deslizantes. 
o Forma desmontável de painéis metálicos ou de madeira, com altura da 
ordem de 1m, que é içada continuamente por meio de macacos 
hidráulicos. 
 
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2 Combinações de ações. 
• NBR 8681:2003 – Ações e segurança nas estruturas – Procedimento. 
o Para a verificação da segurança em relação aos possíveis estados limites, 
para cada tipo de carregamento devem ser consideradas todas as 
combinações de ações que possam acarretar os efeitos mais 
desfavoráveis nas seções críticas da estrutura. 
 
2.1 Estados limites de uma estrutura. 
• Estados a partir dos quais a estrutura apresenta desempenho 
inadequado às finalidades da construção. 
• Estados limites últimos (ELU). 
o Estados que, pela sua simples ocorrência, determinam a paralisação, no 
todo ou em parte, do uso da construção. 
• Estados Limites de Serviço (ELS). 
o Estados que, por sua ocorrência, repetição ou duração, causam efeitos 
estruturais que não respeitam as condições especificadas para uso 
normal da construção, ou que são indícios de comprometimento da 
durabilidade da estrutura. 
 
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2.2 Ações. 
• Causas que provocam esforços ou deformações nas estruturas. 
• Ações permanentes. 
o Ações que ocorrem com valores constantes ou de pequena variação em 
torno de sua média. 
o Diretas: 
� Peso próprio da estrutura. 
� Peso próprio de elementos construtivos permanentes. 
� Peso dos equipamentos fixos. 
� Empuxo devido ao peso próprio de terras não removíveis. 
o Indiretas: 
� Retração do concreto. 
� Protensão. 
• Ações variáveis. 
o Ações que ocorrem com valores que apresentam variações significativas 
em torno de sua média. 
o Cargas acidentais das construções. 
� São as ações variáveis que atuam nas construções em função de 
seu uso (pessoas, mobiliário, veículos, etc.) 
� Cargas móveis. 
� Forças de frenação e aceleração. 
� Forças centrífugas. 
o Efeitos do vento. 
o Efeitos da variação de temperatura. 
o Pressões hidrostáticas e hidrodinâmicas. 
o Ações sísmicas. 
• Ações excepcionais. 
o Ações que tem duração extremamente curta e muito baixa probabilidade 
de ocorrência. 
o Choques de veículos e embarcações. 
o Enchentes. 
o Explosões. 
o Incêndios. 
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2.3 Combinações de ações. 
• NBR 8681:2003 – Ações e segurança nas estruturas. 
o Estabelece critérios de combinações das ações. 
• Devem ser consideradas todas as combinações de ações que possam 
acarretar os efeitos mais desfavoráveis nas seções críticas da estrutura. 
• Combinações últimas são as combinações a serem consideradas para a 
verificação dos ELU. 
• Combinações de utilização (de serviço) são as combinações a serem 
consideradas para a verificação dos ELS. 
 
2.4 Combinações últimas normais. 
• Em cada combinação última normal, uma das ações variáveis é 
considerada como a principal admitindo-se que ela atue com seu valor 
característico Fq,k; as demais ações variáveis são consideradas como 
secundárias, admitindo-se que elas atuem com seus valores reduzidos de 
combinação ψ0.Fq,k. 
o Combinação última especial ou de construção, quando existir ação 
variável especial. 
o Combinação última excepcional, quando existir ação variável 
excepcional. 
 
• Fd = γg. Fg,k + γq.Fq1,k + γq.(ψ02.Fq2,k + ψ03.Fq3,k + ...) 
 
Fd - Valor de cálculo das ações para a combinação de ações considerada. 
Fg,k - Valor característico das ações permanentes. 
Fq1,k - Valor característico da ação variável considerada como ação principal 
 para a combinação. 
Fqi,k - Valor característico das demais açõesvariáveis. 
γg - Coeficiente de ponderação para as ações permanentes. 
γq - Coeficiente de ponderação para as ações variáveis. 
ψ0i - Fator de combinação. 
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2.5 Sugestões de combinações de ações para a ponte exemplo. 
• Combinar os valores máximos e mínimos das reações verticais da 
superestrutura com os esforços horizontais compatíveis. 
• Cargas resultantes máximas: 
o Nmáx = Rg + G + Rpmáx - Imín 
o MTmáx = Nmáx.(e0T + eaT + e2T) + Mesobr + Mcs + Maf + Mct 
o MNmáx = Nmáx.(e0N + eaN + e2N) + Mwc + Mag 
 
• Cargas resultantes simultâneas: 
o Nmín = Rg + G - Imáx 
o MTmín = Nmín.(e0T + eaT + e2T) + Mesol + Mcs + Mct 
o MNmín = Nmín.(e0N + eaN + e2N) + Mwd + Mag 
 
Nmáx - Força normal máxima na seção transversal do pilar 
Nmín - Força normal mínima na seção transversal do pilar 
Rg - Reação da superestrutura devido à carga permanente. 
Rpmáx - Reação máxima da superestrutura devido à carga móvel. 
G - Peso próprio do pilar. 
Imín - Empuxo hidrostático mínimo no pilar. 
Imáx - Empuxo hidrostático máximo no pilar. 
MTmáx - Momento na seção transversal do pilar, na direção do tráfego, 
 compatível com a reação vertical máxima. 
MNmáx - Momento na seção transversal do pilar, na direção normal ao tráfego, 
 compatível com a reação vertical máxima. 
MTmín - Momento na seção transversal do pilar, na direção do tráfego, 
 compatível com a reação vertical mímima. 
MNmín - Momento na seção transversal do pilar, na direção normal ao tráfego, 
 compatível com a reação vertical mínima. 
eoT - Excentricidade efetiva da reação no pilar na direção do tráfego. 
eoN - Excentricidade efetiva da reação no pilar na direção normal ao 
 tráfego. 
eaT - Excentricidade acidental na direção do tráfego. 
eaN - Excentricidade acidental na direção normal ao tráfego. 
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e2T - Excentricidade de 2ª ordem na direção do tráfego. 
e2N - Excentricidade de 2ª ordem na direção normal ao tráfego. 
Mesol - Momento na seção transversal do pilar devido ao empuxo de 
 solo nas cortinas. 
Mesobr - Momento na seção transversal do pilar devido ao empuxo da 
 sobrecarga no solo contido pelas cortinas. 
Mcs - Momento na seção transversal do pilar devido à retração do concreto 
 da superestrutura. 
Maf - Momento na seção transversal do pilar devido à frenação e aceleração 
Mct - Momento na seção transversal do pilar devido à variação de 
 temperatura na superestrutura 
Mwc - Momento na seção transversal do pilar devido ao vento na 
 superestrutura com a ponte carregada 
Mwd - Momento na seção transversal do pilar devido ao vento na 
 superestrutura com a ponte descarregada 
Mag - Momento na seção transversal do pilar devido a pressão da água em 
 movimento. 
 
2.6 Coeficientes de ponderação para as ações. 
• Majoram ou minoram os valores representativos das ações. 
• Ações permanentes diretas agrupadas: γg = 1,35 
• Ações variáveis consideradas conjuntamente: γq = 1,50 
 
2.7 Fatores de combinação. 
• ψ0.Fq,k – valores reduzidos de combinação, levam em conta que é muito 
baixa a probabilidade de ocorrência simultânea dos valores característicos 
de duas ou mais ações variáveis. 
• Pressão dinâmica do vento: ψ0 = 0,6 
• Variações uniformes de temperatura: ψ0 = 0,6 
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3 Pilares de concreto armado. 
• Dimensionamento de pilares de concreto. 
• Consiste em: 
o Verificar se as dimensões admitidas para a seção de concreto são 
satisfatórias. 
o Determinar a área e a distribuição das armaduras longitudinais e 
transversais. 
o Detalhar as armaduras longitudinal e transversal. 
• Solicitações nos pilares: 
o Forças verticais. 
o Forças horizontais. 
• Flexão composta oblíqua. 
o Armadura simétrica ⇒ > consumo de armadura. 
o Armadura assimétrica: deixar muito bem indicado o posicionamento da 
armadura. 
o Envoltória de armadura: não somar, completar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Pilares esbeltos: 
o Efeitos de 2ª ordem. 
o Instabilidade. 
 
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• Armadura de fretagem no topo dos pilares. 
• Fusco, P.B. Técnicas de armar as estruturas de concreto. 
• Na região de introdução de elevadas cargas concentradas (pilares de 
pontes, local de apoio da superestrutura) há a tendência de fendilhamento 
devido ao aparecimento de tensões de tração transversais. Estas tensões 
são resistidas pela armadura de fretagem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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• Armadura de fretagem é disposta em malha horizontal, em 5 camadas 
iguais, numa altura igual à menor dimensão do pilar. 
• Na prática corrente, freqüentemente esses espaçamentos são distribuídos 
uniformemente. 
 
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4 Bibliografia. 
 
ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 8681 Ações e 
segurança nas estruturas - Procedimento. Rio de Janeiro, 1984. 
 
PFEIL, Walter. Pontes em concreto armado : meso-estrutura, infra-estrutura, 
apoios, vol. 2, 4° ed. Rio de Janeiro: LTC, 1988. 
 
PFEIL, Walter. Ponte Presidente Costa e Silva, Rio – Niterói : métodos 
construtivos. Rio de Janeiro, LTC, 1975. 
 
FUSCO, Péricles Brasiliense. Técnica de armar estruturas de concreto . São 
Paulo: Pini, 2000.