Ações em Pontes

Prof. MSc. Letícia Reis Batista Rosas

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO

CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

ESTRUTURAS DE PONTES

FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS

AÇÕES EM PONTES

Ações:

Ações Permanentes:• Peso próprio dos elementos estruturais;• Peso de elementos não estruturais;• Empuxo de terra e de água;• Força de protensão;• Deformações impostas.

AÇÕES EM PONTES

Ações:

• Ações Permanentes• Ações Variáveis• Ações Excepcionais

AÇÕES EM PONTES

Ações:

Ações Variáveis:• Carga móvel;• Força centrífuga;• Choque lateral (impacto lateral)• Efeito da frenagem e da aceleração;• Variação de temperatura;• Ação do vento;• Pressão da água em movimento;• Empuxo de terra provocado por cargas móveis;• Cargas de construção

Ações Excepcionais

AÇÕES EM PONTES

Ações Permanentes

Peso próprio dos elementos estruturais

No caso de pontes metálicas ou de madeira, o maiornúmero de peças torna conveniente a avaliação prévia dopeso próprio da estrutura que pode ser por meio de fórmulasempíricas que variam de acordo com as características decada obra.

Em pontes de concreto armado ou protendido, esboça-seum anteprojeto da ponte, fixando as dimensões (Pré-dimensionamento – NBR 7187) com base na observação deestruturas anteriormente projetadas; a seguir, calcula-se opeso próprio a partir do volume de concreto de cada peça.

AÇÕES EM PONTES

Ações Permanentes

Quando a discrepância entre os valores do peso próprio

estimado e o resultante do dimensionamento definitivo

for maior que 5%, recomenda-se refazer o cálculo das

solicitações devidas a essa ação.

Devem ser tomados, no mínimo, os seguintes valores

para peso específico dos materiais:

• Concreto simples: 24 kN/m³

• Concreto armado ou protendido: 25 kN/m³

AÇÕES EM PONTES

Ações Permanentes

Peso dos elementos não estruturais:

• Pavimentação: adotar = 24 kN/m³

Para o recapeamento, deve-se adotar uma carga

adicional de 2 kN/m².

• Camada de regularização – concreto: adotar uma carga de

24 kN/m³.

• Guarda-rodas, guarda-corpo e defensa: Adotar = 25 kN/m³.

AÇÕES EM PONTES

Ações Permanentes

Empuxo de terra:

• Peso específico do solo úmido deve ser considerado no mínimo

igual a 18 kN/m³

• Ângulo de atrito interno de no máximo igual a 30°

• Calculado baseado nos princípios da mecânica dos solos

Empuxo de água:

• Estudo dos níveis máximo e mínimo dos cursos d’água e do

lençol freático.

AÇÕES EM PONTES

Ações Permanentes

Forças de protensão, fluência e retração do concreto:

• NBR 6118

• Fluência: acarreta em acréscimo de deformação na estrutura

e perdas de protensão. Seus efeitos devem ser objeto de

atenção na verificação dos estados limites.

• Retração: também causa perdas de protensão e deformações

que devem ser levadas em conta no projeto dos aparelhos de

apoio.

Deslocamento de fundações:

• Escolha entre uma estrutura isostática ou hiperestática.

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

Carga móvel:

• Pontes rodoviárias e passarelas: NBR 7188

Pontes

• Classe 45: na qual a base do sistema é um veículo-tipo de

450 kN de peso total

• Classe 30: na qual a base do sistema é um veículo-tipo de

300 kN de peso total

• Classe 12: na qual a base do sistema é um veículo-tipo de

120 kN de peso total

Obs.: classes diferentes ficam a critério dos órgãos com jurisdição sobre as

pontes.

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

Carga móvel:

• Pontes rodoviárias e passarelas: NBR 7188 : 2003

Passarelas

• Classe única, na qual a carga móvel é uma carga

uniformemente distribuída de intensidade p = 5 kN/m²

(500 kgf/m²), não majorada pelo coeficiente de impacto.

Obs.: classes diferentes ficam a critério dos órgãos com jurisdição sobre

as pontes.

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

Trens-tipo: trata-se de veículos de cargas uniformemente

distribuídas

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

Trens-tipo: trata-se de veículos de cargas uniformemente

distribuídas

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

Carga móvel:

Pontes ferroviárias: NBR 7189 : 1985

• TB-360: para ferrovias sujeitas ao transporte de minério de

ferro ou outros carregamentos equivalentes;

• TB-270: para ferrovias sujeitas ao transporte de carga geral;

• TB-240: para ser adotado somente na verificação de

estabilidade e projeto de reforço de obras existentes;

• TB-170: para vias sujeitas exclusivamente ao transporte de

passageiros em regiões metropolitanas ou suburbanas.

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

Efeito dinâmico das cargas móveis – COEFICIENTE DE IMPACTO:

Este coeficiente aplicado às cargas estáticas (trem-tipo),

substitui os efeitos das cargas dinâmicas (NBR 7187).

Considerando l o comprimento, em metros, do elemento

carregado

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

Efeito dinâmico das cargas móveis – COEFICIENTE DE IMPACTO:

• No caso de vãos desiguais, em que o menor vão seja igual

ou superior a 70% do maior, permite-se considerar um vão

ideal equivalente à média aritmética dos vãos teóricos.

• No caso de vigas em balanço, l é tomado igual a duas

vezes o seu comprimento

• Quando maior o vão, menor o coeficiente de impacto.

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

Força centrífuga: se manifesta nas pontes em curva, devido ao

atrito das rodas em pontes rodoviárias, ou friso das rodas ao

trilho em pontes ferroviárias.

NBR 7187: a força centrífuga é considerada em função do tipo

do tráfego, do raio de curvatura e, para pontes ferroviárias, em

função da largura da bitola.

• Pontes rodoviárias com R 300 m: C = 0,25

• Pontes rodoviárias com R < 300 m: C = 75/R

Os fatores acima já incluem o efeito dinâmico das cargas

móveis.

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

Pontes ferroviárias destinadas a linha de bitola larga:

• C = 0,15 se R 1200 m

• C = 180/R se R > 1200 m

Pontes ferroviárias destinadas a linha de bitola estreita:

• C = 0,10 se R 750 m

• C = 75/R se R > 750 m

Infraestrutura e elementos de apoio

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

Choque lateral: considerado apenas em pontes ferroviárias, é

equiparado a uma força horizontal móvel, aplicada na altura

do topo do trilho, normal ao eixo da linha, com um valor

característico igual a 20% da carga do eixo mais pesado.

Em pontes curvassem planta, não se deve somar o efeito do

choque lateral ao da força centrífuga, considerando-se entre

os dois apenas o que produzir maiores solicitações.

Em pontes com mais de uma linha, esta ação só é considerada

em uma delas.

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

Frenagem e aceleração: forças horizontais ao longo do eixo da

ponte.

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

Frenagem e aceleração: forças horizontais ao longo do eixo da

ponte. A NBR 7187 determina que as forças horizontais de

frenagem e aceleração sejam calculadas como uma fração

das cargas móveis verticais, da seguinte forma:

• Pontes rodoviárias - adotar o maior dos seguintes valores:

- 5% do valor do carregamento na pista de rolamento com

as cargas distribuídas, excluídos os passeios

- 30% do peso do veículo tipo

Pontes ferroviárias - adotar o maior dos seguintes valores:

- 15% da carga móvel para a frenagem

- 25% do peso dos eixos motores para a aceleração

Pontes com mais de uma linha: situação desfavorável

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

Cargas de construção: peso de equipamentos e estruturas

auxiliares de montagem e de lançamento de elementos

estruturais e seu efeitos em cada etapa executiva da obra.

Carga de vento: deve ser calculada de acordo com a

NBR 6123 *(NB-2/61)

Variação de temperatura: NBR 6118 (Lei de Hooke)

Efeito dinâmicos do movimento das águas: métodos

baseados na hidrodinâmica.

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

Pressão da água em movimento:

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

• Empuxo de terra provocado por cargas móveis: transforma-se

o peso do veículo-tipo em carga uniformemente distribuída,

compondo-a com a carga distribuída q que considera o

efeito de outros veículos.

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

• O carregamento obtido pode ser considerado como um

aterro adicional, de altura ha, dividindo-se o seu valor pelo

peso específico do solo

AÇÕES EM PONTES

Ações Variáveis

• Cargas de construção: a NBR 7187 estabelece que no

projeto e cálculo devem ser consideradas as ações das

cargas que podem ocorrer durante o período da

construção. Considera-se aquelas devidas ao peso de

equipamentos e estruturas auxiliares de montagem e de

lançamento de elementos estruturais, e seus efeitos em

cada etapa executiva da obra.

AÇÕES EM PONTES

Ações Excepcionais

São aquelas que têm duração curta e baixa probabilidade de

ocorrência durante a vida útil da construção, mas que devem

ser consideradas no projeto de determinadas estruturas:

• Choque de objetos móveis (veículos ou embarcações).

Podem ser incluídos no projeto dispositivos capazes de

proteger a estrutura contra este tipo de acidente.

• Explosões

• Fenômenos naturais (enchentes, sismos, etc)

AÇÕES EM PONTES

Ações Excepcionais

DIN 1072: elementos estruturais passíveis a choque de veículos

• Força horizontal = 1000 kN no sentido longitudinal

• Força horizontal = 500 kN no sentido transversal

Tais forças devem ser consideradas atuando sobre o elemento

a 1,20 m da superfície de rolamento.

AÇÕES EM PONTES

Método dos Estados Limites

Ações para pontes: recomendadas pela NBR 8681:2003 Ações e

segurança nas estruturas, para os Estados Limites Últimos e Estados

Limites de Serviço.

• O objetivo principal do MEL é disciplinar as especificações das

ações e promover a análise da segurança, atendendo aos critérios

de ruína e às condições de utilização

• Os estados limites de uma estrutura são estados ou circunstâncias a

partir dos quais a estrutura passa a apresentar desempenho

incompatível com as finalidades de projeto e construção

• Estados limites últimos e estados limites de utilização

AÇÕES EM PONTES

Estados Limites Últimos

Estados que, quando ocorrem, determinam a paralização, total ou

em partes, do uso da edificação. Caracterizados por:

• Perda do equilíbrio, global ou parcial, admitida a estrutura como

corpo rígido

• Ruptura ou deformação plástica excessiva dos materiais

• Transformação da estrutura, no todo ou em parte, em sistema

hipostático

• Instabilidade por deformação

• Instabilidade dinâmica.

AÇÕES EM PONTES

Estados Limites de Utilização (serviço)

Estados que, por sua ocorrência, repetição ou duração, causam

efeitos estruturais que não respeitam as condições especificadas para

uso normal da construção, ou que indicam o comprometimento da

durabilidade da edificação. Caracterizados por:

• Deformações excessivas que afetam a utilização, a estética,

prejudicam o funcionamento de equipamentos ou instalações,

ou causam danos materiais de acabamento ou às partes não

estruturais da construção.

• Vibrações excessivas que causam desconforto aos usuários.

AÇÕES EM PONTES

Combinações de ações

Combinações últimas normais

AÇÕES EM PONTES

Combinações de ações

Combinações últimas especiais ou de construção

AÇÕES EM PONTES

Combinações de ações

Combinações excepcionais

AÇÕES EM PONTES

Combinações de ações

Coeficientes de ponderação das ações permanentes

AÇÕES EM PONTES

Combinações de ações

Coeficientes de ponderação das ações permanentes

AÇÕES EM PONTES

Combinações de ações

Coeficientes de ponderação das ações variáveis

AÇÕES EM PONTES

Combinações de ações

Coeficientes de ponderação das ações variáveis

AÇÕES EM PONTES

Combinações de ações

Fatores de combinação e redução para ações variáveis

AÇÕES EM PONTES

Combinações de ações

Valores dos fatores de redução para combinação frequente aplicável

a verificação da fadiga

• No caso da verificação da fadiga ser feita para um único nível de

carga, aplica-se o coeficiente fornecido:

AÇÕES EM PONTES

Combinações de ações

Combinações de serviço

• Combinações quase-permanentes de serviço:

• Combinações frequentes de serviço:

• Combinações raras de serviço: