Pontes e Estruturas Especiais · • Em pontes com pilares de grande altura (por exemplo, 50 m a...

Pontes e Estruturas Especiais

Processos Construtivos Elementos para Elaboração de Projetos Solicitações nas Pontes Superestrutura de pontes

PROCESSOS CONSTRUTIVOS

• Construção com concreto moldado no local, com cimbramento fixo;

• Construção com elementos pré-moldados;

• Construção com balanços sucessivos;

• Construção com deslocamentos progressivos.

Construção com concreto moldado no

local, com cimbramento fixo

• Necessita de escoramento para sua execução;

• Local da construção do viaduto ou ponte deve ter espaço

e condições para montagem do escoramento.

Não é recomendado para:

• Altura de escoramento elevada (pilar com altura maior que

15 metros);

• Leitos de água profundos e largos, sem regimes bem

definidos e com correnteza forte (velocidade da água acima

de 3 metros por segundo);

• Obras de grande comprimento (acima de 400 metros);

• Execução lenta e, portando, não é recomendada para

cronogramas apertados.

Construção com concreto moldado no

local, com cimbramento fixo

Escoramento metálico:

• Pequena mão-de-obra de montagem e desmontagem;

• Grande capacidade portante, permitindo a execução

de vãos grandes, torres elevadas etc.;

• Possibilidade de repetidas utilizações mediante

padronização dos elementos;

• O preço da madeira subiu mais que o dos outros

materiais tornando-a menos competitiva;

Construção com concreto moldado no

local, com cimbramento fixo

Cuidados:

• A retirada do escoramento deve ser

realizada de tal modo a não produzir

solicitações prejudiciais à estrutura da

ponte;

• Cuidados durante a concretagem com

relação aos possíveis recalques e

deformações;

• Após a desmontagem do escoramento,

realizar a desforma do centro para os

apoios de cada vão;

Construção com elementos pré-

moldados

A construção com elementos

pré-moldados consiste no

lançamento de vigas pré-

moldadas por meio de

dispositivo adequado, seguido

da aplicação de parcela

adicional de concreto moldado

no local, eliminando ou

reduzindo o cimbramento.

Construção com elementos pré-moldados

Características:

• Recomendado para vãos entre 25 e 45 metros;

• Rápida execução da obra, pois, a superestrutura

e mesoestrutura podem ser executadas

simultaneamente;

• Altura de escoramento elevada;

• Recomendado em casos de viadutos sobre vias

movimentadas em que não é possível ser feito o

escoramento das vigas;

Construção com elementos pré-moldados

Lançamento com auxílio de treliças

Possível para vãos de até 45 metros e vigas com até 120 toneladas.

Em casos de trechos curvos e rampas máximas de até 5% este

processo também é possível de ser executado.

Construção com elementos pré-moldados

Lançamento com guindaste

• Este processo é aplicável para peso de vigas até 300 toneladas;

• É necessário que se tenha espaço suficiente no local da obra

para seu posicionamento e resistência no terreno para sustentar

o guindaste;

• O greide da obra deve ser compatível com o comprimento e

altura da lança do guindaste.

Construção com balanços sucessivos • A construção das pontes em balanços sucessivos é feita a partir

dos lados dos pilares, em segmentos;

• A fôrma para a moldagem de cada segmento é sustentada pelo

segmento anterior, sendo, portanto necessário que o concreto

desse segmento anterior esteja com a resistência adequada.

Construção com balanços sucessivos

Construção com deslocamentos progressivos

• A construção com deslocamentos progressivos consiste na

execução da ponte em segmentos, em local apropriado junto à

cabeceira da ponte;

• à medida que o concreto de cada segmento vai adquirindo a

resistência adequada, a ponte é progressivamente deslocada

para o local definitivo, também eliminando ou reduzindo o

cimbramento.

Construção com deslocamentos progressivos

ELEMENTOS PARA ELABORAÇÃO DE PROJETOS

Elementos para elaboração de projetos

• Informações sobre a geometria;

• Informações topográficas;

Elementos para elaboração de projetos

• Informações hidráulicas/hidrológicas;

• Informações geotécnicas;

• Informações das condições locais.

Elementos para elaboração de projetos

O projeto das pontes deve incluir também:

a)Dispositivos de proteção (defensas, guarda-

corpos, etc.);

b)Dispositivos de transição (laje de transição,

encontros, alas, cortinas, etc.);

c)Juntas de dilatação (quando for o caso);

d)Drenagem (elementos de captação, drenagem

internas, pingadeiras, etc.);

e)Pavimentação;

f)Plano de manutenção e programa de inspeção.

SOLICITAÇÕES NAS PONTES

• Solicitações provocadas pelo peso da estrutura (carga permanente);

• Solicitações produzidas pelos elementos naturais;

• Solicitações produzidas por deformações internas

• Solicitações provocadas pelas cargas úteis;

Carga Permanente

• Pavimentação;

• Guarda-corpo;

• Guarda-rodas;

• Postes;

• Canalizações, etc;

Concreto armado 2,50 t/m3

Concreto simples 2,20 t/m3

Pavimento asfáltico 2,40 t/m3

Aço 7,85 t/m3

Brita compactada com rolo 1,90 t/m3

Madeira 0,80 t/m3

Alvenaria de pedra 2,70 t/m3

Ferro fundido 7,80 t/m3

Solicitações produzidas pelos

elementos naturais

Os elementos naturais em contato com a ponte (ar, água,

terra) exercem pressões sobre a estrutura:

• Em pontes com pilares de grande altura (por exemplo, 50

m a 100 m), as solicitações provocadas pelo vento têm

grande importância no dimensionamento dos pilares.

• Em pontes com pilares em rios sujeitos a grandes

enchentes, a pressão da água gera solicitações

consideráveis nos pilares.

Solicitações produzidas pelos

elementos naturais

Os elementos naturais em contato com a ponte (ar, água,

terra) exercem pressões sobre a estrutura:

• Os empuxos de terra são produzidos pelos aterros de

acesso à obra, dando origem a esforços horizontais

absorvidos pelos encontros ou pilares da ponte.

• Os deslocamentos das fundações, provocados por

deformação do terreno, podem produzir solicitações nas

obras com estrutura estaticamente indeterminada.

Solicitações produzidos por

deformações internas

As deformações internas dos materiais estruturais,

produzidos por variações de temperatura, retração ou

fluência do concreto, originam solicitações horizontais por

vezes importantes, cuja consideração é exigida na análise de

estabilidade das obras.

Carga Móvel

Cargas rodoviárias de cálculo,

em serviço

A carga móvel rodoviária

padrão TB-450 é definida por

um veículo tipo de 450 kN,

com seis rodas, P = 75 kN,

três eixos de cargas

afastados entre si em 1,5 m,

com área de ocupação de

18,0 m2, circundada por uma

carga uniformemente

distribuída constante p = 5

kN/m2

Carga Móvel

• A carga móvel assume qualquer posição em toda a pista

rodoviária com as rodas na posição mais desfavorável,

inclusive acostamento e faixas de segurança;

• A carga distribuída deve ser aplicada na posição mais

desfavorável, independentemente das faixas

rodoviárias;

• Para obras em estradas vicinais municipais de uma faixa

e obras particulares, a critério da autoridade

competente, a carga móvel rodoviária é no mínimo igual

ao tipo TB-240;

Carga Móvel

Cargas nos passeios

• Nos passeios para pedestres das pontes e viadutos,

adotar carga uniformemente distribuída de 3 kN/m2 na

posição mais desfavorável concomitantemente com a

carga móvel rodoviária;

• As ações sobre os elementos estruturais dos passeios

não são ponderadas pelos coeficientes de majoração.

• Todos os passeios de pontes e viadutos devem ser

protegidos por dispositivos de contenção.

Carga Móvel

Coeficientes de ponderação das cargas verticais

Coeficiente de impacto vertical (φ)

φ = 1,35 para estruturas com vão menor do que 10,0 m

Onde

Liv é o vão em metros para o cálculo de φ, conforme o tipo de estrutura,

Sendo:

• Liv = usado para estruturas de vão isostático. Liv: média aritmética

dos vãos nos casos de vãos contínuos;

• Liv = é o comprimento do próprio balanço para estruturas em

balanço;

• L = é o vão, expresso em metros (m).

50

2006,11

Liv

Carga Móvel

Coeficientes de ponderação das cargas verticais

Coeficiente de número de faixas (φ1)

Onde

• n = é o número (inteiro) de faixas de tráfego rodoviário a serem

carregadas sobre um tabuleiro transversalmente contínuo.

Coeficiente de impacto adicional (φ2)

• φ2 = 1,25 para obras em concreto ou mistas;

• φ2 = 1,15 para obras em aço.

9,0205,011 n

SUPERESTRUTURA DAS PONTES

Lajes do tabuleiro;

Vigamento do tabuleiro;

Passeios de pedestres, guarda corpos e barreiras;

Cortinas e alas;

Laje de transição;

Juntas de dilatação;

Sistema de drenagem;

Pista de rolamento dos veículos.

Superestrutura de pontes

Superestrutura de pontes

Superestrutura de pontes

Superestrutura de pontes

DIMENSIONAMENTO DAS VIGAS

PRINCIPAIS

Determinação do Trem-tipo

Determinação do Trem-tipo

Denomina-se trem-tipo de uma longarina o quinhão de

carga produzido nela pelas cargas móveis de cálculo,

colocadas na largura do tabuleiro, na posição mais

desfavorável para a longarina em estudo;

O trem-tipo é o carregamento de cálculo de uma

longarina levando-se em consideração a geometria da

seção transversal da ponte, como, por exemplo, o

número e o espaçamento das longarinas e a posição da

laje do tabuleiro.

Idealização para o cálculo das

solicitações

Superestrutura decomposta em elementos lineares

(as vigas) e de superfície (as lajes), de modo a

permitir o seu cálculo manual;

Colocam-se as cargas móveis numa seção próxima

ao meio do vão, na posição transversal mais

desfavorável para a viga estudada, e obtém-se o

seu trem-tipo;

Determinação do Trem-tipo

Determinação do Trem-tipo

Determinação do Trem-tipo

Idealização para o cálculo das

solicitações

As ações em razão do peso próprio para seção

transversal com duas vigas: cada uma recebe metade

do peso próprio da superestrutura;

Os esforços decorrentes do peso próprio e da carga

móvel são calculados em diversas seções de cálculo

ao longo da viga;

O número de seções adotadas em cada tramo varia

com o seu vão, podendo-se adotar cinco seções para

vãos pequenos (da ordem de 10 m a 15 m) e dez

seções para vãos médios (da ordem de 25 m a 30 m).

Determinação do Trem-tipo

As cargas móveis podem ocupar qualquer

posição sobre o tabuleiro da ponte;

Para cada longarina, é necessário procurar a

posição do carregamento que provoque a

máxima solicitação em cada uma das seções de

cálculo.

Exemplo Calcular o trem-tipo para a longarina 1 da ponte abaixo.

Dados:

• Ponte classe 45; Pista com duas faixas de tráfego; Ponte em concreto armado