Mem³ria de Clculo - Meso e infraestrutura - Fumal.docx

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Sumrio1.Informaes Sobre o Projeto21.1.Seo transversal tpica21.2.Seo longitudinal tpica31.Memria de Clculo31.1.Dados iniciais e consideraes de projeto31.2.Materiais admitidos41.3.Ferramentas computacionais51.4.Levantamento de cargas na travessa51.8.1.Peso Prprio das Longarinas e Tabuleiro51.8.2.Peso prprio da travessa61.8.3.Trem tipo61.8.4.Sobrecarga de multido71.8.5.Vento71.8.6.Temperatura81.8.7.Empuxo81.8.8.Frenagem91.8.9.Momento do carregamento do aparelho de apoio91.5.Dimensionamento101.6.Pilares111.7.Fundaes121.8.Dimensionamento do bloco131.8.1.Verificao da biela de compresso:131.8.2.Dimensionamento da malha de ao131.8.3.Estribos horizontais14

1. Informaes Sobre o Projeto

Ponte rodoviria sobre o Crrego Fumal, Planaltina (RA - VI), Distrito federal. Coordenadas de localizao da OAE: 213788.70 m E / 8274024.71 m S. BR-020. Estaca do projeto: E214 + 1,169.O projeto segue as exigncias do DER-DF observando atender s necessidades econmicas e de segurana. A soluo adotada para o sistema estrutural da OAE foi de vigas metlicas com colaborao da mesa de concreto flexo, solidarizadas. Esta se justifica pela rapidez executiva, de maneira realizar operaes de execuo sem paralisao do trfego para lanamentos superiores, bem como realizar intervenes em nvel com a BR-020 no menor prazo e impacto possvel no trfego. As vigas metlicas sero fabricadas em ambiente controlado e podero ser transportadas para o local da sua instalao definitiva em uma nica operao devido ao baixo peso da estrutura.

1.1. Seo transversal tpica

Figura 1 - Seo transversal tpica1.2. Seo longitudinal tpica

Figura 2 - Seo longitudinal tpica

1. Memria de Clculo

1.1. Dados iniciais e consideraes de projeto Dimenses da OAE: 25,00 x 11,80 m (comprimento x largura); Aes devido ao peso prprio: Densidade do concreto armado = 25 kN/m3; Densidade do ao estrutural = 78,5 kN/m3; Aes permanentes: Aquelas advindas do peso prprio da estrutura; Aes variveis: Sobrecarga de multido sobre o tabuleiro = 5,0 kN/m; Aes dinmicas: Trem-tipo de 450 kN padro ABNT, homogeneizado para 360 kN; Ao de frenagem = 30% do trem-tipo; Ao do vento Presso dinmica considerada como carga horizontal nos aparelhos de apoio a partir da respectiva rea de influncia. Ausncia de fora centrfuga devido colinearidade do eixo da rodovia sobre o tabuleiro; Variao de temperatura = 30 graus C + 15 graus C (fluncia e retrao);A meso estrutura foi considerada como um prtico, recebendo as aes da superestrutura atravs dos aparelhos de apoio. Ao invs de 6 blocos de fundaes, como calculado previamente, desta vez considera-se apenas 4, como mostrado abaixo.

Figura 3 - Planta de fundaes

Figura 4 - Corte transversalPara algumas peas estruturais, efetuou-se apenas uma verificao do dimensionamento prvio, afim de garantir a estabilidade da estrutura diante da nova abordagem.

1.2. Materiais admitidos

Concreto estrutural para todos os fins: Tabuleiro: Fck >= 25 MPa, Ec = 29000 MPa; Ao estrutural para longarinas e chapas de ligao: USI SAC 350: (Fy = 345 MPaFu = 490 MPa) Ao estrutural para diafragmas: ASTM A36:(Fy = 250 MPaFu = 380 MPa) Ao estrutural para conectores de cisalhamento: ASTM A36:(Fy = 250 MPaFu = 380 MPa) Ao estrutural para concreto armado: CA50 A: (Fy = 500 MPa) Aparelho de apoio: Neoprene dureza Shore 60; Mdulo G = 0,09 kN/cm2;

1.3. Ferramentas computacionais

Anlise estrutural feita com auxilio dos softwares:

Ftool Verso 2.12 Anlise estrutural fase pr-dimensionamento;

Sap2000 V14 - Anlise estrutural - Dimensionamento e verificao de tenses e deformaes por elementos finitos; Ciclone - Clculo da presso de obstruo e coeficientes de presso em estruturas;1.4. Levantamento de cargas na travessa

1.8.1. Peso Prprio das Longarinas e Tabuleiro

Figura 5 - Seo transversal

1.8.2. Peso prprio da travessa

rea da seo transversal = 1,18 m

No modelo do prtico ser modelado apenas a parte inferior da seo transversal da travessa, onde seu peso prprio calculado pelo programa, porm o peso da parte superior ser admitida como uma carga distribuda com uma excentricidade, o que gera uma carregamento de momento linear.

Carga da parte superior da travessa:rea da seo superior = 0,58 me = 35 cm

q = 0,58 . 25 = 14,5 kN/mm = 14,5 . 0,35 = 5,075 kN.m/m

1.8.3. Trem tipo

Trem tipo de 450 kN - padro ABNT, homogeneizado = 360 kN

Coeficiente de impacto considerado:

Distribuio transversal de cargas foi obtida atravs da linha de influencia do trem-tipo na transversal, a considerar:

Figura 6 - Trem tipo na seo transversal da AOE.

Figura 7 - Resultado LI transversal.

Na longitudinal, temos o resultado da LI transversal dividida nos 3 eixos do trem tipo considerado.

Figura 8 - Trem tipo longitudinal.

Figura 9 - Resultado LI longitudinal.Cortante mximo devido ao carregamento do trem tipo = 359 kN

1.8.4. Sobrecarga de multido

Para duas travessas com quatro longarinas:

1.8.5. Vento

Carga de presso dinmica considerada: q = 0,691 kN/m (obtido atravs do software ciclone).

rea lateral da OAE: A = 2,28 . 25 = 57 m

Fora do vento: Fv = 0,691 . 57 = 39,39 kN

Dividindo a carga para os oito aparelhos de apoio teremos uma carga qv = 4,92 kN atuando horizontalmente em cada um.

1.8.6. Temperatura

Variao de temperatura considerada = 45 graus C (Admitindo fluncia e retrao):

Aparelho de apoio considerado: em neoprene fretado dureza shore 60; G = 0,09 kN/cm;Dimenses = 200 x 400 x 41 mm.

Dividindo o carregamento para os 8 aparelhos de apoio, teremos 2,47 kN para cada. (obs.: este carregamento atua na horizontal no sentido longitudinal da OAE).

1.8.7. Empuxo

Considerando os dados:* * Coeso do material do aterro = 0* ngulo do atrito interno do aterro = 35 graus* Sobrecarga equivalente ao trem tipo na laje de transio = 12,5 kN/m* * Altura da travessa considerada para calculo = 2,3 m

-> Altura equivalente de aterro correspondente ao trem tipo:h = q/ = 12,5/20 = 0,625 m

-> Empuxo gerado pelo aterro equivalente mais o aterro em contato com a cortina (aplicado a 1/3 da altura da travessa em relao a sua face inferior).

Como o empuxo tambm excntrico ao eixo da seo inferior da travessa, sua carga considerada, alm da do carregamento distribudo, constar tambm de um momento linearmente distribudo.

e = 46,67 cmm = 23,1 . 0,4667 = 10,78 kN.m/m

1.8.8. Frenagem

Ao de frenagem = 30% do trem tipo.30% de 450 = 135 kNDividido para os oito aparelhos de apoio temos:qf = 135/8 = 16,87 kN

1.8.9. Momento do carregamento do aparelho de apoio

Como os aparelhos de apoio so excntricos ao eixo da seo inferior da travessa, os carregamentos transmitidos a ela atravs destes tambm geram momento.

Eixo zCargas transmitidas pelos aparelhos de apoio:

qapz = 250 + 359 + 184,375 = 793,375 kNe = 15 cmGeram momento ao redor do eixo xm = 793,375 . 0,15 = 119 kN.m

Eixo xCarregamentos: qapx = 4,92e = 30 cmGeram momento ao redor do eixo ym = 4,92 . 0,30 = 1,47 kN.m

Eixo yCarregamentos:

qapy = 2,47 + 16,87 = 19,34 kNe = 30 cmGeram momento no eixo xm = 19,34 . 0,3 = 5,8 kN.m

Diagramas dos esforos na travessa:

Figura 10 - Momento M3

Figura 11 - Fora axial

Figura 12 - Cortante

Figura 13 - Momento M2

1.5. Dimensionamento

O dimensionamento foi feito com base nos dados de sada do software sap2000 (levando em considerao a Eurocode 2) resultando em uma armadura negativa em dupla camada com o total de 3225 e uma armadura positiva de 1025. Uma verificao rpida foi feita no oblqua, conforme mostra a figura abaixo:

Figura 14 - Verificao - Oblqua1.6. Pilares

O dimensionamento prvio dos pilares (18 25) foi verificado no sap2000 e no oblqua, sendo satisfatrio em ambos os casos.

Figura 15 - Verificao pilares - Oblqua1.7. Fundaes

De acordo com a capacidade de carga das estacas previamente calculados mostrados abaixo e com as reaes verticais obtidas no sap2000, sero necessrios um bloco com 4 estacas para cada pilar.

Figura 16 - Reaes de apoio (fora em tf; momento em tf.cm) - Sap20001.8. Dimensionamento do bloco

Carga do pilar = 2499 kNPilar = 100 x 50 cmDimetro da estaca = 41 cmEspaamento entre eixos das estacas = 1,50 m Ao CA50Concreto fck = 25 MPa

m

1.8.1. Verificao da biela de compresso:

0,9 MPa < 2ftk = 4,4 MPa OK!1.8.2. Dimensionamento da malha de aoEm x:

-> 1316Em y

-> 1016

1.8.3. Estribos horizontais

-> 4 10

SP3Carga de trabalho para estacas isoladas - VELOSO / AOKISPT22DDimetro da estaca41cmFsFator de segurana2F1Fator funo tipo de estaca3.00SoloKF2Fator funo tipo de estaca6.00Areia1.00Alrea lateral12874cm2Areia siltosa0.80Aprea transversal1320cm2Areia silto-argilosa0.70Areia argilosa0.60Capacidade estrutural100TAreia argilo-siltosa0.50Armao6 x 16 mmestribo 6,3 c/ 20Silte arenoso0.55Silte areno-argiloso0.45ProfksptRes LatRes lat acumR PontaP rupP adm (T)Silte argiloso0.2310.0120.040.040.010.050.03Silte argilo-arenoso0.2520.3521.501.540.311.850.93Argila0.2030.3521.503.050.313.351.68Argila arenosa0.3540.3521.504.550.314.862.43Argila areno-siltosa0.3050.3521.506.050.316.363.18Argila siltosa0.2260.3521.507.550.317.863.93Argila silto-arenosa0.3070.3521.509.050.319.364.6880.3521.5010.560.3110.865.43FrankiAoPremoEscavada90.551517.7028.263.6331.8915.94F12.501.751.753.00100.553844.8473.109.1982.3041.15F25.003.503.506.00110.555868.45141.5514.03155.5877.79Cap. Geotcnica (T)78Carga de trabalho para estacas isoladas - VELOSO / AOKISPT5DDimetro da estaca31cmFsFator de segurana2F1Fator funo tipo de estaca3.00F2Fator funo tipo de estaca6.00Alrea lateral9734cm2Aprea transversal754cm2Capacidade