Tipos de Pontes e Estruturas: Definições e Características

PONTES E GRANDES ESTRUTURAS Aula 2 Tipos de pontes Professora Me Amanda Albernaz Definições O que são Pontes Denominase Ponte a obra destinada a permitir a transposição de obstáculos à continuidade de uma via de comunicação qualquer Os obstáculos podem ser rios braços de mar vales profundos outras vias etc MARCHETTI 2008 p 1 Nas situações em que o obstáculo a ser transposto não tem água a ponte é chamada de viaduto Definições Os elementos estruturais que compõem uma ponte podem ser divididos em Definições A seção transversal de um tabuleiro de pontes rodoviárias pode ser dividida e caracterizada como Para maiores detalhes de membros que constituem uma estrutura de ponte o Manual de Projeto de Obrasde Arte Especiais DNER 1996 Tipos de seções transversais Seções maciças São seções típicas de pontes em laje nas quais se tem um peso próprio elevado tornando o sistema estrutural pouco eficiente em virtude da baixa relação do momento de inércia pela área da seção transversal São econômicas até quantos metros Possuem uma melhor relação custobenefício para vãos de até 20 m de acordo com OBrien e Keogh 1999 Enquanto isso Chen e Duan 2000 alegam que se tornam econômicas em vãos simplesmente apoiados de até 9 m e em vãos contínuos de até 12 m Tipos de seções transversais As seções vazadas apresentam redução da massa e maior momento de inércia quando comparadas às maciças sendo executadas em concreto armado ou por sistemas de protensão com póstração São preferíveis em situações nas quais o projetista requer espessuras pequenas quando comparadas a outros tipos de seções transversais OBrien e Keogh 1999 caracterizam esse sistema como vantajoso financeiramente para vãos entre 20 m e 30 m OBrien e Keogh 1999 caracterizam esse sistema como vantajoso financeiramente para vãos entre 20 m e 30 m Tipos de seções transversais Seções T Esse tipo de seção é caracterizado pelas longarinas que costumam ser a treliçadas b em perfis metálicos com seção Figura a c em vigas prémoldadas ou pré fabricadas em concreto armado ou protendido com seção I ou T Figura b e d em vigas de concreto armado ou protendido retangulares moldadas in loco As lajes apresentam espessuras reduzidas e consolidam a seção conferindo monoliticidade uma vez que são unidirecionais com o sentido predominante de flexão perpendicular ao fluxo de automóveis Tipos de seções transversais Vantagens a flexibilidade na escolha dos materiais a serem utilizados possibilidade de usar vigas em concreto armado ou protendido em aço ou mistas e lajes em concreto armado ou protendido b flexibilidade na escolha da seção transversal das vigas c possibilidade de utilização de elementos prémoldados pré fabricados ou moldados no local conferindo maior flexibilização quanto à logística do canteiro d possibilidade de desprezar o uso de escoramentos em determinadas situações e facilidade na determinação dos esforços obtendose bons resultados com cálculos sim f execução rápida Tipos de seções transversais Tranversinas transversinas são unidades secundárias que atuam geralmente sem receber carregamentos principais da superestrutura mas são dimensionadas para prevenir deformações nas seções transversais dos pórticos da superestrutura e fornecem melhor distribuição de cargas verticais entre as longarinas permitindo que o tabuleiro trabalhe de forma única Tipos de seções transversais Seções celulares São extensões da concepção de seções vazadas e possuem alto momento polar de inércia conferindo rigidez elevada à torção com pequena taxa de massa Tornamse convenientes para vãos superiores a 40 m Evolução das seções transversais a seção maciça b seção vazada c seção T d seção T com alargamento da mesa inferior e seção multicelular f seção multicelular com redução de espessura nos balanços g seção unicelular com redução de espessura nos balanços h seção caixão treliçada Sistemas estruturais Pontes em laje a superestrutura de pontes em laje é composta por elementos estruturais contínuos em planos bidimensionais onde as cargas aplicadas são suportadas por distribuições bidimensionais de forças cortantes momentos fletores e momentos de torção Logo os esforços são mais complexos que em sistemas usuais de barras unidimensionais Sistemas estruturais Pontes em laje vantagens desse sistema estrutural a o tabuleiro apresenta espessura reduzida quando comparado às pontes em viga ou seja facilita o fluxo de veículos ou barcos que possam transitar pela parte inferior b é preferível em algumas situações por questões estéticas transmitindo uma sensação de esbeletez e leveza c o sistema construtivo é simples e ágil d pode ou não apresentar juntas de dilatação e os esforços nos pilares são reduzidos uma vez que não há transferência de momentos fletores em virtude do emprego de aparelhos de apoio Sistemas estruturais Pontes em laje desvantagens desse sistema estrutural a possui elevado peso próprio em virtude da baixa relação do momento de inércia pela área da seção transversal b para vencer vãos maiores tornase necessária a introdução de seções vazadas para reduzir o peso próprio porém isso torna a execução mais complexa e demorada c para sistemas construtivos com elementos prémoldados ou em balanços sucessivos as aduelas tornamse muito pesadas o que acaba limitando o tamanho dos vãos Sistemas estruturais Pontes em viga As pontes em viga constituem sistemas estruturais compostos por longarinas com ou sem transversinas servindo como suporte para lajes que receberão os carregamentos diretamente As longarinas se apoiam sobre os pilares sem transmissão de momentos fletores Assim é comum o tratamento da análise estrutural separando a superestrutura da mesoestrutura e considerando os apoios indeformáveis Em pontes com vãos pequenos acaba sendo o sistema mais vantajoso financeiramente pela agilidade e pela simplicidade no dimensionamento e na execução além de ser normalmente mais barato quando comparado às pontes em laje Apresenta as vantagens citadas para seções T e celulares porém costumam ser limitadas em função do tamanho do vão Sistemas estruturais Pontes em pórtico As pontes em pórtico diferenciamse das pontes em laje e em viga por apresentarem ligações rígidas ou semirrígidas entre as partes do tabuleiro e dos pilares ou paredes dos encontros Leonhardt 1979 explica que a extremidade da viga é engastada assim uma parcela do momento é diminuída pelo momento negativo do engastamento o que conduz à redução da altura necessária do vão É comum o uso desse tipo de sistema estrutural em pontes com tramo único É um sistema estrutural cuja execução é mais lenta quando comparado às pontes em viga e em laje e nem sempre é viável concretar a ligação do tabuleiro com os pilares no local Classificadas pela solução estrutural As pontes podem ser ainda classificadas pela solução estrutural da superestrutura em que temos pontes em vigas sendo familiares aos iniciantes no tema Classificadas pela solução estrutural Existem também as pontes em arco sendo as mais antigas e utilizadas na época do império romano Hoje em dia elas são feitas principalmente em ferro fundido Classificadas pela solução estrutural As pontes em treliças são utilizadas normalmente para vãos menores e são caracterizadas pelos triângulos dispostos das mais variadas formas da mesma maneira que você viu na disciplina de isostática Classificadas pela solução estrutural As pontes pênseis possuem o tabuleiro suspenso por cabos ancorados nas torres Essa solução consegue vencer vãos maiores porém devese estudar profundamente a rigidez da ponte pois podem se tornar estruturas muito leves e apresentarem grandes oscilações Classificadas pela solução estrutural Existem ainda as pontes em cantiléver menos comuns no Brasil Figura 14 e Classificadas pela solução estrutural e pontes estaiadas sustentadas por tirantes tracionados de diferentes angulações e presos a uma torre principal Este tipo ponte consegue vencer vãos maiores que uma cantiléver e menores que uma ponte pênsil Classificação segundo o tipo construtivo da superestrutura 1 Moldadas in loco Nesse sistema a superestrutura é executada no próprio local na posição final sobre um escoramento correto também denominado cimbramento em madeiras contraventadas entre si ou por meio de estruturas tubulares montadas e desmontadas 2Prémoldados Os elementos da superestrutura são executados fora do local definitivo normalmente no canteiro de obras por terem grandes dimensões vigas principais transversinas tabuleiros etc Existem também os elementos préfabricados executados em fábricas especializadas e em pistas de concretagem 3 Em lançamentos sucessivos Também conhecida como balanços sucessivos a superestrutura é executada progressivamente e eliminase o cimbramento sendo que a própria estrutura já executada serve de apoio para a aplicação da estruturasegmento subsequente podendo ser vigas ou aduelas Classificação das pontes O projeto de uma ponte iniciase naturalmente pelo conhecimento de sua finalidade da qual decorrem os elementos geométricos definidores do estrado como por exemplo a seção transversal e o carregamento a partir do qual será realizado o dimensionamento da estrutura No caso das rodovias federais o Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNER estabelece as condições técnicas para o projeto geométrico das estradas e das pontes enquanto que no estado as rodovias estão sob a responsabilidade do Departamento de Estradas de Rodagem de Goiás DERGO Segundo o DNER as estradas federais são divididas em classe I classe II classe III Classificação das pontes As velocidades diretrizes utilizadas para a determinação das características do projeto de uma estrada são definidas em função da classe da rodovia e do relevo da região No caso corrente de estradas com pista de duas faixas de tráfego as normas do DNER adotam as seguintes larguras de pista Classe I 36 m Classe II 36 m Classe III 35 m Classe IV 30 m Largura Mínima da viga longaria Classe I e II 60 cm Classe III e IV 40 cm Vão da Laje ideal que seja de no máximo 600 metros Vãos dos balanços de no máximo 25 metros Espessura mínima da Laje Geometria da Seção Transversal Vão Laje m Esp Min Laje cm 20 15 cm 30 18 cm 40 20 cm 50 22 cm 60 25 cm Altura da Longarina 1 15 ℎ 𝐿 1 10 L Vão da ponte Obstáculo a ser vencido pela ponte Comprimento total da seção Transversal St NFxLF 2xLD2FS NF N de Faixas LF Largura das faixas LD Largura da Defensa Geralmente 40 cm FS Faixa de Segurança Geralmente 50 cm Vão da Laje Vl Vl St2 Geometria da Seção Transversal