Apresentação do Prof. Júlio Appleton

Júlio Appleton 1

Estruturas de Betão – da concepção à execução IST 30 de Setembro de 2013

Sumário: História das construções em betão Concepção das Estruturas – o estudo prévio Projecto de execução – a pormenorização Execução de estruturas – a obra

Júlio Appleton 2

NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO

OS ROMANOS – BETÃO SIMPLES

Panteon de Roma 127 DC Cúpula de 50 m de diâmetro realizada com betão de agregados leves

Júlio Appleton


3

Estrutura em ferrocimento – Lambot ( 1848 )

Júlio Appleton 4


OS PRIMEIROS ESTUDOS E AS PRIMEIRAS PATENTES DE BETÃO ARMADO

Lambot, Monier, Wayss, Coignet, Wilkinsen, Considère,

Mesnager, Rabut, Cottancin, Hyatt

Monier 1875

Júlio Appleton 5


PIONEIROS DO BETÂO ARMADO

Lambot

Monier

Hennebique

Maillart

Freyssinet

Nervi

Torroja

Edgar Cardoso

Leonhardt

Isler

Menn

Walther

1850 1900 1950 2000 1814 1887

1842 1921

1823 1906

1899 1961

1872 1940

1891 1979

1879 1962

1909 1999

1928

1927

1926

1913 2000

1800

2009

Júlio Appleton 6


FRANÇOIS HENNEBIQUE

Júlio Appleton 7


SISTEMA HENNEBIQUE

Júlio Appleton 8


SISTEMA HENNEBIQUE

Júlio Appleton 9


HENNEBIQUE - OBRA

Sede da Maison Hennebique Paris, 1900

Royal Liver Building (17 pisos) Liverpool, 1910

Júlio Appleton 10


HENNEBIQUE - OBRA

Ponte del Resorgimento, Roma Vão – 100 m

Data de inauguração 11.05.1911

Júlio Appleton 11


HENNEBIQUE – OBRA EM PORTUGAL

Edifício de Moagem do Caramujo – Cova da Piedade 1898 António Gomes (industrial) Jacques Monet (construtor)

Ref.: Antero Ferreira

Júlio Appleton 12


HENNEBIQUE – OBRA EM PORTUGAL ( construtor Moreira de Sá e Malevez )

Ponte Luís Bandeira Sejaes, EN333-3, Viseu 1907 Arco com 44 m de vão (duração da obra 3 meses e 4 dias)

Júlio Appleton 13


AS PRIMEIRAS NORMAS

1904 – Regulamento Alemão do Betão Armado

1906 – Instructions Relatives a L’Emploi du Béton Armé

(20/10/1906)

1918 – Regulamento Português, DEC 4036 de 28/03/1918

Regulamento para o Emprego do Beton Armado

OS PRIMEIROS MANUAIS

CHRISTOPHE, PAUL – 1902 Le Béton Armé et ses Aplications

MORSCH, EMIL – 1909 Le Béton Armé

Júlio Appleton 14


E. MÖRSCH

Ref.: Le Béton Armé, 1909

Júlio Appleton


15

E. MÖRSCH

Júlio Appleton 16


Data da Construção – 1919 Ref.: Cours Supérieure de Béton Armé M.G. Espitalier, M. Régimbal, 1934

M. REGIMBAL

Júlio Appleton 17


CHALAND DE MER EN BÉTON ARMÉ

M. Régimbal, 1919

Júlio Appleton 18


EUGÉNE FREYSSINET

Pont du Veurdre, 1911 67,5 m - 72 m - 67,5 m

Ponte de Mosteiró, 1968, E. Cardoso

Vãos 42m-110m-42m

Júlio Appleton


19

EUGÉNE FREYSSINET

Pont de Luzancy (Sena), 1945 Tabuleiro pré-esforçado préfabricado com 55 m de vão

(Tese Prof. Joaquim Sarmento, FEUP 1944 - Betão Pré-esforçado )

Júlio Appleton 20


ROBERT MAILLART

Pont de Salgina, 1930 Arco triarticulado com 90,04 m de vão

Júlio Appleton 21


ROBERT MAILLART

Ensaios de lajes fungiformes, 1908

Júlio Appleton 22


PIER LUIGI NERVI

Estádio de Florença, 1932 Consola com 17 m de vão

Júlio Appleton 23


PIER LUIGI NERVI

Palazetto dello Sport , ROMA , 1957 Cúpula de 50 m de diâmetro, préfabricada com 1620 peças

Júlio Appleton 24


JOÃO BARBOSA CARMONA ( JAE )

Viaduto Duarte Pacheco, Lisboa, 1944 Arco Central 91,97 m

Júlio Appleton 25


VIADUTO DUARTE PACHECO

Corte longitudinal da estrutura dos viadutos

Júlio Appleton 26


EDGAR CARDOSO

Ponte da Arrábida sobre o Rio Douro, 1963 270 m de vão (Record do mundo em 1963)

Júlio Appleton


27

JOÃO LOBO FIALHO

Ponte de Vila Nova de Milfontes sobre o Rio Mira, 1978

Júlio Appleton 28


Barragem do Cabril, 1953 135 m de altura e 360 m de desenvolvimento Barragem Abóbada de Dupla Curvatura

Júlio Appleton 29


OSCAR NIEMEYER ( e JOAQUIM CARDOSO )

Estrutura Principal da Catedral de Brasília, 1961 39,6 m de altura e 70 m de diâmetro

Júlio Appleton

CONCEPÇÃO

30

Conhecer as actuais soluções alternativas para os vários problemas

Identificar os condicionamentos para cada problema

Arquitectura

Geotecnia

Localização

Processos Construtivos

Analisar possíveis soluções (Estudo prévio)

Pavimentos - Laje vigada

- Laje fungiforme

- Prefabricação

Estrutura vertical - Pilares e Paredes

- Estrutura Laminar

- Estrutura Tubular

Concepção das Estruturas – O estudo prévio

Exemplo: Edifícios

Júlio Appleton

CONCEPÇÃO SÍSMICA

31


Estruturas “sismo resistentes”

Estruturas dúcteis

Estruturas com isolamento de base ou sistemas dissipativos


Evolução:

Júlio Appleton 32

12.2 CONCEPÇÃO E PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS

TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL

Estrutura principal reticulada


Júlio Appleton 33



Estrutura lajes fungiformes


Júlio Appleton 34



Estrutura laminar


Júlio Appleton 35



Estrutura tubular


Júlio Appleton 36



Soluções de pré-fabricação

Vigas U

Vigas T

Vigotas Alveolares


Júlio Appleton 37



Edifícios com estrutura subdividida por juntas


Júlio Appleton 38


CONDICIONAMENTOS

Arquitectónicos

Um edifício é projectado por um arquitecto para corresponder a um conjunto de

objectivos e para desempenhar um conjunto de funções, os quais vão definir de forma

marcante a solução estrutural. Por outro lado, o engenheiro deve conjuntamente com

o arquitecto definir a solução estrutural por forma a que o comportamento da obra

seja fiável e respeite os diversos requisitos funcionais.


Júlio Appleton 39


CONDICIONAMENTOS

Geotécnicos

Na caracterização geotécnica para além da

definição dos parâmetros que permitam optar

pelo tipo de fundação directa (por sapatas ou

por ensoleiramento geral) ou indirecta, deverá

caracterizar-se a posição do nível freático e as

condições de escavabilidade do terreno.

A solução de fundações depende da

caracterização geotécnica, do porte do edifício e

das cargas transmitidas à fundação.


Júlio Appleton 40


CONDICIONAMENTOS

Localização

No que se refere à localização da obra o aspecto

determinante na concepção da estrutura de um

edifício é o grau de sismicidade da região.

No que se refere à durabilidade importa referir que

uma estrutura que venha a ser realizada junto ao

mar requer medidas de protecção adicionais.

Também a localização afecta o valor de outras

acções actuantes na estrutura como seja o vento e

a neve.


Júlio Appleton 41


CONDICIONAMENTOS

Métodos Construtivos

•Utilização de pré-fabricação •Adopção de pavimentos pré-esforçados •Solução de cofragens

•Industrialização de armaduras A preparação detalhada da obra é neste contexto a chave para o sucesso destas actividades.


Júlio Appleton

CONCEPÇÃO

42


Identificar os condicionamentos para cada problema

Topografia

Geotecnia

Localização

Processos Construtivos

Rodoviários e ferroviários

Hidraulicos

Serviços afectados

Estética

Analisar possíveis soluções (Estudo prévio)

Ponte em Arco

Tabuleiro com laje vigada

Ponte suspensa

Ponte atirantada

CONCEPÇÃO das Estruturas – o estudo prévio

Exemplo: Pontes

Júlio Appleton 43



Pontes em Arco

Júlio Appleton 44



Pontes em Arco

Júlio Appleton 45



Pontes de tabuleiro em laje vigada (vão único ou com tramos simplesmente apoiados)

Júlio Appleton 46



Pontes de tabuleiro em laje vigada (com tabuleiro tipo viga Gerber)

Júlio Appleton 47



Pontes de tabuleiro em laje vigada (contínua)

Júlio Appleton 48



Ponte com tabuleiro em laje vigada contínua – perfil transversal (p). Pilares de altura média

Perfil longitudinal

Júlio Appleton 49



Ponte com tabuleiro em laje vigada contínua – perfil transversal com várias vigas

Júlio Appleton 50



Ponte com tabuleiro em laje vigada contínua – perfil transversal – Pilar com 1 único fuste

Pilar alto com 1 único fuste

com capitel

Júlio Appleton 51



Ponte com tabuleiro em laje vigada contínua – perfil transversal – Pilar com 1 único fuste

Pilar alto com 1 único fuste

sem capitel

Júlio Appleton 52



Ponte com cabos – Ponte suspensa

Júlio Appleton 53



Ponte com cabos – Ponte atirantada

Júlio Appleton 54



Ponte com cabos – Tabuleiro tensionado

Júlio Appleton 55


CONDICIONAMENTOS

Topográficos

A orografia do terreno e a inclinação dos taludes condicionam a localização dos pilares

e vãos das pontes e têm naturalmente influência decisiva no traçado da via, seja

rodoviária seja ferroviária.

Júlio Appleton 56


CONDICIONAMENTOS

Rodoviários e Ferroviários

O traçado e as características da via rodoviária ou ferroviária, indicadas na planta e

perfil em que se desenvolve a ponte ou viaduto, estabelecem a altura do tabuleiro ao

solo, a largura do tabuleiro e a sua geometria em planta (directriz da via) e em alçado

(perfil) longitudinal.

Constituem também condicionamentos rodoviários e ferroviários as características das

vias que se localizam sob a ponte ou viaduto.

Júlio Appleton 57


CONDICIONAMENTOS

Hidráulicos

O atravessamento de rios ou ribeiras têm dois tipos de implicações – um no próprio

traçado , uma vez que a cota inferior do tabuleiro deve estar acima da cota da

máxima cheia (nível de cheia calculada para um período de retorno de 1000 anos) e

outro na localização dos pilares e encontros. Os pilares não deverão, sempre que

possível, ser localizados no leito menor do rio e os encontros não deverão ser

localizados no leito maior.

Júlio Appleton 58


CONDICIONAMENTOS

Geotécnicos

É fundamental caracterizar o terreno de fundação das estruturas na fase inicial da

elaboração de um projecto. Tal caracterização vai permitir definir o tipo de fundação

da obra - directa ou indirecta (por estacas). Para além da escolha do tipo e

profundidade a atingir com a fundação a caracterização do terreno é fundamental

para a definição da acção sísmica (ver Capítulos 2 e 10) e para a concepção dos

métodos construtivos a adoptar na escavação ou furação do terreno.

Júlio Appleton 59


CONDICIONAMENTOS

Serviços afectados

É importante fazer, no início do projecto,

o levantamento das infraestruturas

(postes e redes eléctricas e de

telecomunicações, condutas de água e

gás, …) porque poderão justificar

alterações de traçado e requerem que

se planeia o restabelecimento dessas

infraestruturas quando são afectadas

pela execução ou implantação da obra.

Júlio Appleton 60


CONDICIONAMENTOS

Localização da obra

A localização da obra repercute-se em

diversos aspectos da concepção de

uma ponte:

Ao nível das acções mecânicas;

Ao nível das acções agressivas;

Ao nível do enquadramento

paisagístico e arquitectónico.

Júlio Appleton 61


CONDICIONAMENTOS

Métodos construtivos

Execução do tabuleiro

(muito dependente do vão)

Prefabricação

Betonagem in situ

com cimbre ao solo com cimbre autolançável com carros de avanços com empurro

totalidade do tabuleiro com vários elementos

Júlio Appleton 62


CONDICIONAMENTOS


Execução de pilares Prefabricação

Betonagem in situ com moldes correntes com cofragem trepante com cofragem deslizante

Júlio Appleton 63


CONDICIONAMENTOS


Execução de fundações Directas com ou sem contenção provisória

Indirectas com tubo molde perdido

moldadas no terreno

Júlio Appleton 64


CONDICIONAMENTOS

Estética

A estética de uma ponte pode considerar-se

como a beleza da construção e da sua

percepção pelos nossos sentidos.

Neste conceito estão envolvidas as ideias de

proporção, a satisfação pela utilidade da

obra, a sua forma, a textura e a cor, a

integração com o ambiente e a ética.

Júlio Appleton

CONCEPÇÃO - CRITÉRIOS

65

Segurança

Qualidade estética e funcional

Durabilidade

Robustez

Flexibilidade

Economia

Possíveis soluções

Escolha da solução a desenvolver

Prédimensionamento

Estimar custos

DA CONCEPÇÃO À EXECUÇÃO Estudo Prévio

ESTUDO PRÉVIO

Júlio Appleton

DIMENSIONAMENTO – PROJECTO DE EXECUÇÃO

66

Projecto de Execução – A pormenorização

Verificação do pré-dimensionamento. Modelação

Dimensionamento de armaduras e pré-esforço

Preparação de desenhos – pormenorização de armaduras

(coerência com os modelos de cálculo. Pormenorização)

Pormenorização de Armaduras

Posicionamento das armaduras – Espaçadores de betão

Júlio Appleton


Posicionamento das armaduras

Júlio Appleton


Dobragem das armaduras

Júlio Appleton


Amarração das armaduras - aderência aço-betão

Júlio Appleton


Amarração das armaduras – comprimento de amarração

lb,min

Júlio Appletion


Emendas entre armaduras

sobreposição

Júlio Appleton



por soldadura

Júlio Appleton



por acopladores mecânicos

Júlio Appleton

Lajes Maciças Vigadas

Disposição de armaduras em lajes

Júlio Appleton

Lajes Maciças Vigadas

Júlio Appleton

Júlio Appleton 77

PORMENORIZAÇÃOES DE ARMADURAS Laje vigada

Júlio Appleton 78

PORMENORIZAÇÃOES DE ARMADURAS Laje vigada

Corte vertical

Armadura Longitudinal (DCL )

Asl,min 0.26 fctm

fyk btd

0.0013 btd

Pormenorização de vigas

Júlio Appleton

Armadura de esforço transverso

– Estribos envolvendo as armaduras em tracção e a zona comprimida

Os estribos devem pelo menos corresponder a 50% das armaduras de VRd.

Pormenorização de vigas

Júlio Appleton

Júlio Appleton 81

PORMENORIZAÇÃOES DE ARMADURAS Vigas

Pormenorização de Pilares


Júlio Appleton 84

Pormenorização de pilares

Júlio Appleton 85

Pormenorização de pilares Pormenorização de Pilares

Júlio Appleton 86


Fundações - sapatas

Júlio Appleton

Júlio Appleton 88

Fundações - estacas

Júlio Appleton

A OBRA

Preparação da obra

Mobilização de equipamento e materiais

Execução – Controlo de qualidade (projectista + fiscalização + construtor)

Telas Finais (ATO’s)

Execução – a obra

89

Cofragem com painéis de contraplacado marítimo Moldes em betão vazado para aligeiramento da laje

Cofragens, Cimbres e Andaimes

Apoio de cimbre ao solo Cimbre ao solo do tipo contínuo

Cofragens, Cimbres e Andaimes

Exemplo de armazenamento do aço evitando o contacto com o solo

Armaduras para Betão Armado

Espaçador plástico em pilar o qual pode rodar quando da colocação da cofragem de introdução das armaduras no modelo

Exemplo de espaçador pré-fabricado em betão

Armaduras para Betão Armado

Betonagem da laje de um edifício

Betonagem

Pré-fabricação

Júlio Appleton

Documents

Apresentação do Prof. Júlio Appleton