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Pontes I Conceitos Gerais • Obras de arte – Correntes • Passagem superior • Passagem inferior • Drenagem de vias (bueiros ou galerias) – Não correntes ou especiais • Ponte • Viaduto • Passarela • Túnel Conceitos Gerais • Definições – Ponte Obra destinada à transposição de obstáculos à continuidade do leito normal de uma via, braços de mar, vales, outras vias etc. – Viaduto Ponte para transposição de vales, outras vias ou obstáculos em geral não constituídos por água. – Pontilhão Ponte de pequeno vão (até 10 metros) • Elementos constituintes: infraestrutura, mesoestrutura e superestrutura – Infraestrutura (fundação) parte da ponte por meio da qual os esforços recebidos da mesoestrutura são transmitidos ao terreno de implantação da obra, rocha ou solo (blocos, sapatas, estacas, tubulões) Comportamento estático dos sistemas estruturais Comportamento estático dos sistemas estruturais Comportamento estático dos sistemas estruturais Comportamento estático dos sistemas estruturais Elementos constituintes das pontes Elementos constituintes das pontes Elementos constituintes das pontes Conceitos Gerais – Mesoestrutura (aparelhos de apoio, pilares, encontros) elemento que recebe os esforços da superestrutura e os transmite à infraestrutura, em conjunto com os esforços recebidos diretamente de outras forças solicitantes da ponte, tais como pressões de vento e água em movimento – Superestrutura (lajes e vigas principais e secundárias) elemento de suporte imediato do estrado, que constitui a parte útil da obra Conceitos Gerais • Elementos da seção transversal utilização em caso de emergência proteção aos veículos tráfego de pedestres proteção ao pedestre Conceitos Gerais • Elementos da seção longitudinal Vista inferior de diversos tabuleiros de ponte em concreto armado Elementos constituintes das pontes Elementos constituintes da superestrutura O Tabuleiro ou estrado das pontes: a) Elementos estruturais • Laje do tabuleiro • Vigamento do tabuleiro b) Elementos utilitários • Pista de rolamento, passeios para pedestres, barreiras de proteção dos veículos, guarda corpo para proteção dos pedestres, juntas de dilatação, laje de transição, dispositivo de drenagem, equipamentos de iluminação, equipamentos de sinalização, tubulações para utilidades públicas, caminhos de acesso para inspeção de obra. Elementos constituintes das pontes Tipos de tabuleiros (lajes) de pontes Tipos de lajes de pontes Tipos de vigas de pontes Avaliação qualitativa dos custos Conceitos Gerais • Elementos da seção transversal utilização em caso de emergência proteção aos veículos tráfego de pedestres proteção ao pedestre Conceitos Gerais • Elementos da seção longitudinal Conceitos Gerais • Encontros – mesoestrutura ou infraestrutura – receber empuxo dos aterros de acesso e evitar a transmissão aos demais elementos da ponte – imprescindíveis em algumas pontes, mas podem ser dispensados em viadutos e em pontes cujos aterros de acesso não apresentam perigo de erosão pelo curso d’água (estrado com extremos em balanço e pilares extremos sujeitos a empuxo dos aterros de acesso) Conceitos Gerais • Placa de transição – usual nas pontes em balanço para atenuar o impacto do veículo à entrada da ponte (recalque do aterro) – eliminar diferenças bruscas de nível existentes entre estrutura de concreto da ponte e pavimento das estradas (recalques do aterro, na entrada da obra • suavizar a entrada dos veículos na estrutura da ponte Conceitos Gerais • Viadutos de acesso – A transposição de um rio situado em um vale muito aberto requer, às vezes, além da construção da ponte, a construção de obras de acesso que podem ser constituídas por aterros ou por viadutos de acesso Viadutos de acesso Classificação das Pontes • Classificação quanto à finalidade – rodoviárias – ferroviárias – passarelas (para pedestres) – para suporte de tubulações para água esgoto, gás, óleo – aeroviárias (pistas de aeroportos) – mistas – vias navegáveis (ponte canal) aqueduto da Carioca ponte sobre rio Elba, Alemanha, 2003 Classificação das Pontes • Classificação quanto ao material de construção – pontes de madeira – ponte em material compósito – ponte de pedra – ponte de concreto armado – ponte de concreto protendido – ponte metálica viaduto ferroviário metálico, França, 1884 protótipo em material compósito, Alemanha, 2002 Classificação das Pontes • Quanto ao sistema estrutural da superestrutura: – ponte em laje de alma cheia – ponte em viga reta de alma cheia – ponte em viga reta em treliça 2ª aula Quanto ao sistema estrutural da superestrutura (cont.): – ponte em viga reta em quadros rígidos – ponte em abóboda – ponte em arco Ponte da Marambaia, Brasil, década de 40 Classificação das Pontes • Classificação quanto à fixação – ponte sobre apoios fixos – ponte flutuante • Classificação quanto à mobilidade do estrado – ponte com estado móvel quando greide de uma estrada não pode ser elevado a uma altura suficiente para não obstruir o gabarito da navegação • pontes corrediças ou deslizantes deslocamento horizontal na direção do eixo longitudinal Classificação quanto à mobilidade do estrado (cont.): – ponte levadiça estrado com movimento de translação no plano vertical material compósito, Escócia, 2001 – ponte giratória estrado possui movimento de rotação em torno de um eixo vertical – ponte basculante vão móvel gira em torno de um eixo horizontal Classificação das Pontes • Classificação quanto ao comprimento: – galerias ou bueiros (2 a 3 metros) – pontilhões (3 a 10 metros) – pontes (acima de 10 metros) • Classificação quanto ao desenvolvimento planimétrico: – função do ângulo que o eixo da ponte forma com a linha de apoio da superestrutura – ponte reta • esconsa ou ortogonal Classificação quanto ao desenvolvimento planimétrico – ponte curva eixo em plano curvo Classificação das Pontes • Classificação quanto ao desenvolvimento altimétrico – ponte reta • tabuleiro horizontal • tabuleiro em rampa – ponte curva • tabuleiro côncavo • tabuleiro convexo Classificação das Pontes • Classificação quanto à seção transversal das pontes em concreto: – ponte em laje • maciça • vazada – ponte em viga • seção T • seção celular Classificação das Pontes • Classificação quanto à posição do tabuleiro: – tabuleiro superior – tabuleiro intermediário – tabuleiro inferior Classificação das Pontes • Custos das pontes em função do comprimento do vão Elementos para elaboração de projeto de uma ponte • Elementos geométricos das pontes – Largura das pontes rodoviárias • As pontes urbanas e rurais devem ter seções transversais iguais às das vias (ruas, avenidas ou estradas) de modo a não reduzir a capacidade das mesmas – Larguras das pontes ferroviárias com lastro • A largura mínima das pontes ferroviárias deve ser suficiente para acomodar a linha férrea com lastro, devendo-se, ainda, prever refúgios a espaços regulares para segurança do pedestre eventual durante a passagem do comboio. Seções transversais de pontes rodoviárias Seções transversais de pontes ferroviárias • Gabaritos das pontes – Conjuntos de espaços livres (largura e altura) que devem apresentar o projeto de uma ponte para atender a diversas finalidades. – Ponte sobre o rio Paraguai, em Cáceres (BR 70-MT), na qual o gabarito de navegação foi fixado em 35m de largura por 12m de altura, sobre o nível máximo das águas. Elementos para elaboração de projeto de uma ponte • Elementos topográficos – Planta topográfica do techo em que será implantada a obra, com curvas de nível de metro em metro – Perfil longitudinal do terreno, ao longo do eixo do traçado, numa extensão tal que exceda 50m, em cada extremidade, o comprimento provável da obra – Seções transversais do rio a ser transposto, a cada 5m, com indicaçãodas cotas de fundo • Elementos hidrológicos – Cotas de máxima enchente e estiagem observadas • indicação das épocas, freqüência e período dessas ocorrências • verificação dos meses mais convenientes para a execução das fundações – Direção e velocidade da correnteza – Existência e tipo de erosão do fundo e das margens do rio – Arraste de material sólido – Gabarito de navegação – Espaçamento mínimo entre pilares • Elementos geotécnicos – Estudos preliminares • sondagens à percussão no local da obra de arte; mínimo de 4 furos – Estudos complementares • 1 furo de sondagem sob cada fundação AULA 3 (20/08) PARÂMETROS GERAIS DE PRÉ- DIMENSIONAMENTO Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta de concreto armado • Viga simplesmente apoiada – insensível a recalques, estrutura isostática – encontros são mais caros do que a ponte utilização para os seguintes vãos: • pontes rodoviárias L ≤ 25m • pontes ferroviárias L ≤ 15m Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta de concreto armado • Viga simplesmente apoiada com os extremos em balanço – L ≤ 50m – L/5 < a < L/2 – a = L/4 é a mais usada • grandes balanços são inadequados • grandes variações de momentos devidos à carga móvel – para carga permanente, balanço reduz momento positivo no meio do vão melhor distribuição dos esforços – balanços não são utilizados em pontes ferroviárias Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta de concreto armado • Viga simplesmente apoiada com os extremos em balanço (cont.) – caso seja impossível aumentar o balanço (por razões construtivas) usar contra-peso no balanço • carga concentrada “pontes compensadas“ – economicamente viável • pontes rodoviárias: L = 30m • pontes ferroviárias: L = 25m Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta de concreto armado • Pontes em viga Gerber – II-24.1 escorar todo o volume compreendido sob o tabuleiro da ponte difícil, caro, arriscado – II-24.2 viga Gerber • execução em separado dos trechos ABE, EF, FCD • redução do volume de escoramento a quase 1/3 • redução de forças horizontais nos pilares devidas a variações de temperatura e à retração do concreto Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta de concreto armado • Pontes em viga Gerber – viga isostática – diagrama de momentos pode ser alterado de acordo com a escolha das articulações – critérios para escolha da posição das articulações: 1o) articulações serão lançadas dentro do maior vão diminuição esforços solicitantes melhor distribuição dos esforços 2o) a = 0,15 a 0,20 L2 Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta de concreto armado • Pontes em viga Gerber – dentes Gerber pontos mais fracos da viga Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta de concreto armado • Viga contínua – 90% das pontes no Brasil; comprimento > 50m – escolha dos vãos (distância entre apoios) depende: tipo de fundação e custos 1o) vãos limites • Llim ≤ 30m, vigas com inércia constante • Llim > 30m, vigas com inércia variável 2o) fundações rasas em sapatas ou blocos • 15m ≤ L ≤ 20m e inércia constante 3o) fundações profundas (tubulões até 20m) • 20m ≤ L ≤ 30m e inércia constante 4o) fundações profundas (tubulões ~ 40m) • 60m ≤ L ≤ 70m e inércia variável • pontes ferroviárias L ≤ 40m e inércia variável Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta de concreto armado • Viga contínua 1o) L > 100m juntas de dilatação • atenuar efeitos de retração do concreto e temperatura • vigas principais simétricas 2o) melhor estética número ímpar de vãos • não deve prevalecer sobre aspecto econômico 3o) viga contínua de 2 vãos: – L1 = L2 – a = L/4 Viga contínua (cont.) • Viga contínua de 3 vãos – 0,6L2 < L1 < 0,8L2 – a = L1 /4 – se L2 > 60m L1 = 0,65L2 e inércia variável Viga contínua (cont.) • Viga contínua de 4 vãos – 0,6L2 < L1 < 0,8L2 – a = L1 /4 Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta de concreto armado • Pontes em quadros rígidos – vencer grandes vãos – pilares de grande altura e seção vazada (h>20m) Parâmetros iniciais para projeto de pontes em viga reta de concreto armado • Pontes em arco – eram usadas para vencer grandes vãos – 3 tipos básicos Pontes em arco (cont.) f L – se f/L ≥ 1/5 não se pode utilizar articulações – se f/L < 1/5 pode-se utilizar articulações – desvantagens: • empuxos elevados nas fundações • cimbramento caro • dificuldade de construção Parâmetros iniciais para projeto de pontes de concreto • Seções transversais mais comuns – Pontes em viga reta • com 2 vigas principais • quando não há restrição de altura da seção • concretagem realizada “in situ” Hviga longitudinal laje transversina Pontes em viga reta • Com 2 vigas principais – altura das vigas: L/12 < H < L/10 – concreto armado: • inércia constante: Hvão = Hapoio = L/10 a L/12 • inércia variável: Hvão = L/15 a L/20; Hapoio = L/12 a L/18 – concreto protendido: • inércia constante: Hvão = Hapoio = L/15 a L/17 • inércia variável: Hvão = L/30 a L/40; Hapoio = L/15 a L/20 Pontes em viga reta • 3 ou mais vigas (vigas múltiplas) • grelhas • pouco utilizadas pequenas rigidez à torção do tabuleiro • quando dispõe-se de pequenas alturas para vigas • L/30 < H < L/20 H Vista inferior de diversos tabuleiros de ponte em concreto armado Ponte em viga reta (cont.) – Seções celulares (viga caixão) • quando se dispõe de pequenas alturas para vigas • L/40 < H < L/20 • grande rigidez à torção • grande esbeltez da estrutura • utilizada para vencer grande vãos • seção estética muito empregada nas cidades células múltiplas unicelular Parâmetros iniciais para projeto de pontes em concreto • Seções celulares (cont.) – com altura constante • Lmáx ≤ 50m • L/25 > H > L/30 – com altura variável • Lmáx ≥ 60m • no apoio: L/20 > H > L/25 • no meio do vão: L/35 > H > L/40 Ponte em viga reta (cont.) • Caixão unicelular Cálculo da superestrutura de uma ponte em viga reta contínua com duas vigas principais II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura – Elevação e cortes longitudinais transversinas II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura – Seção transversal – Laje • elemento de suporte direto da pista de rolamento e, eventualmente, dos passeios • podem ser moldadas in situ, ou pré-moldadas – Distância entre as Vigas Principais • De 5 a 8 metros II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Seção transversal – As pontes rodoviárias, quanto à situação geográfica, podem ser divididas em urbanas e rurais • Pontes urbanas – possuem pistas de rolamento com largura igual à da rua ou avenida onde se localiza a obra, e passeios correspondentes às calçadas da rua • Pontes rurais – são construídas com a finalidade de escoar o tráfego das rodovias – possuem pistas de rolamento com a largura total da estrada (pistas + acostamentos) trecho da ponte apresenta a mesma capacidade e segurança da estrada com acostamento II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Seção transversal – Largura da pista: • classe I 7,20m • classe II 6m a 7,20m – Largura do acostamento: • classe I, adotam-se, em geral, 2,5m, resultando em 12,20m a largura da pista II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura – Elevação longitudinal Seções transversais de pontes rodoviárias II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Seção transversal – As pontes rodoviárias, quanto à situação geográfica, podem ser divididas em urbanas e rurais • Pontes urbanas – possuem pistas de rolamento com largura igual à da rua ou avenida onde se localiza a obra, e passeios correspondentes às calçadas da rua • Pontes rurais – são construídas com a finalidade de escoar o tráfego das rodovias – possuem pistas de rolamento com a largura total da estrada (pistas + acostamentos) trecho da ponte apresenta a mesmacapacidade e segurança da estrada com acostamento II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Seção transversal – Largura da pista: • classe I 7,20m • classe II 6m a 7,20m – Largura do acostamento: • classe I, adotam-se, em geral, 2,5m, resultando em 12,20m a largura da pista II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Laje do tabuleiro • Aparelhos de apoio • Pilares • Alargamento da viga principal • Transversinas • Cortinas e Abas Laterais – abas laterais proporcionam a contenção lateral do aterro • Viga principal 3ª aula II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura – Laje II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura – Barreira lateral II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura – Seção transversal – Laje • elemento de suporte direto da pista de rolamento e, eventualmente, dos passeios • podem ser moldadas in situ, ou pré-moldadas II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Laje do tabuleiro • Aparelhos de apoio • Pilares • Alargamento da viga principal • Transversinas • Cortinas e Abas Laterais – abas laterais proporcionam a contenção lateral do aterro • Viga principal 3ª aula I. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Detalhes dos aparelhos de apoio Neoprene Freyssinet Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Detalhes dos aparelhos de apoio Neoprene II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Laje do tabuleiro • Aparelhos de apoio • Pilares • Alargamento da viga principal • Transversinas • Cortinas e Abas Laterais – abas laterais proporcionam a contenção lateral do aterro • Viga principal 3ª aula I. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Alargamento da viga I. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Alargamento da viga Neoprene Freyssinet I. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Alargamento da viga no apoio extremo • Alargamento da viga no apoio intermediário II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Laje do tabuleiro • Aparelhos de apoio • Pilares • Alargamento da viga principal • Transversinas • Cortinas e Abas Laterais – abas laterais proporcionam a contenção lateral do aterro • Viga principal 3ª aula Transversinas • São vigas secundárias, transversais às vigas principais e que nelas se apoiam • Funções: – interligar vigas principais dando-lhe maior rigidez – apoio às lajes, diminuindo o seu vão – diminuir tensões de torção na viga principal • Classificação: – transversina ligada à laje – transversina independente da laje – transversina de entrada ou de extremidade; ou cortina (solidária à laje; serve p/ arrimar aterro) – transversina de apoio – transversina intermediária Transversinas • Transversinas de apoio e intermediárias solidárias ou desligadas da laje Transversinas • Transversinas nos apoios – utilizadas como elemento de pórtico sobre pilares individuais para – absorver esforços devidos ao vento – como enrijecimento à torção das vigas principais • Espaçamento máximo entre transversina: – c ≤ 2e1 (e1 = distância entre eixos das vigas principais) – c ≤ 10m • Espessura mínima – 20cm – 40cm (pontes nas quais é feita previsão de troca dos aparelhos de neoprene) • Altura ≈ 75% da altura das vigas principais Transversinas • Transversinas de extremidade ou cortina – nos apoios extremos • diminuir a carga de impacto sobre a laje e arrimar o aterro II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Laje do tabuleiro • Aparelhos de apoio • Pilares • Alargamento da viga principal • Transversinas • Encontro em cortina e abas laterais – abas laterais proporcionam a contenção lateral do aterro • Viga principal 3ª aula Encontro em cortina e aba lateral Cortina e aba lateral (ponte em balanço) • Comprimento da aba lateral: 2 60 3 50 Hl c EXERCÍCIO CARGA PERMANENTE AULA 4 (22/08) Cortina e aba lateral • Comprimento da aba lateral: 2 60 3 50 Hl c II. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura – Laje de transição I. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Alargamento da viga I. Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura • Alargamento da viga no apoio extremo • Alargamento da viga no apoio intermediário Slide 1 Conceitos Gerais Conceitos Gerais Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Conceitos Gerais _clipboard0 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Conceitos Gerais Conceitos Gerais Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Conceitos Gerais Conceitos Gerais Conceitos Gerais Conceitos Gerais Conceitos Gerais Viadutos de acesso Classificação das Pontes Classificação das Pontes Classificação das Pontes Quanto ao sistema estrutural da superestrutura (cont.): Classificação das Pontes Classificação quanto à mobilidade do estrado (cont.): Classificação das Pontes Classificação quanto ao desenvolvimento planimétrico Classificação das Pontes Classificação das Pontes Classificação das Pontes Classificação das Pontes_clipboard0 Elementos para elaboração de projeto de uma ponte Seções transversais de pontes rodoviárias Seções transversais de pontes ferroviárias Slide 51 Elementos para elaboração de projeto de uma ponte Slide 53 Slide 54 Slide 55 Slide 56 Slide 57 Slide 58 Slide 59 Slide 60 Slide 61 Slide 62 Slide 63 Slide 64 Viga contínua (cont.) Viga contínua (cont.) Slide 67 Slide 68 Pontes em arco (cont.) Parâmetros iniciais para projeto de pontes de concreto Pontes em viga reta Pontes em viga reta Slide 73 Ponte em viga reta (cont.) Parâmetros iniciais para projeto de pontes em concreto Ponte em viga reta (cont.) Slide 77 Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Seções transversais de pontes rodoviárias Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Slide 87 Slide 88 Slide 89 Slide 90 Slide 91 Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Transversinas Transversinas Transversinas Transversinas Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Slide 107 Encontro em cortina e aba lateral Cortina e aba lateral (ponte em balanço) EXERCÍCIO CARGA PERMANENTE Slide 111 Slide 112 Slide 113 Slide 114 Cortina e aba lateral Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Slide 117 Slide 118 Slide 119 Slide 120 Slide 121 Slide 122 Slide 123 Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura Pré-dimensionamento dos elementos da superestrutura
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