Pontes e Grandes Estruturas Parcial

1

Referência Bibliográfica Complementar

• Tabelas para o cálculo de lajes de pontes – Rüsch• NBR 7187:2003 - Projeto de pontes de concreto armado e de

concreto protendido – Procedimento;• NBR 7188:2013 - Carga móvel rodoviária e de pedestres em

pontes, viadutos, passarelas e outras estruturas;• NBR 7189:1985 - Cargas móveis para projeto estrutural e obras

ferroviárias;• NBR 9452:2012 - Vistorias de pontes e viadutos de concreto.• NBR 8681:2004 - Ações e Segurança nas Estruturas -

Procedimento;• NBR 6118:2004 - Projeto de estruturas de concreto –

Procedimento; • NBR 6123:1988 - Forças devidas ao vento em edificações.• NBR 6120:1980 - Cargas para o calculo de estruturas de

edificações• Manual de Projetos de Obras de Arte Especiais, DNER, 68/100,

1996

EXEMPLOS DE PONTES

2

Exemplos de Pontes e Grandes EstruturasPonte da Lua do Golden Gate Park, Estados Unidos: Ponte da lua é o nome dado a um certo tipo de ponte característica da Ásia. No Jardim de Chá Japonês do Golden Gate Park de San Francisco, uma ponte da lua cria um lindo cartão-postal, além de permitir aos visitantes atravessar um pequeno canal.

Exemplos de Pontes e Grandes EstruturasPonte de Storseisundet, Noruega: a ponte de Storseisundet é a mais longa das oito que formam a Rota do Atlântico, conectando a península de Romsdal com a Ilha de Averoya, no litoral da Noruega. A curiosidade desta ponte é que, por causa de sua forma em arco, ela parece sumir quando vista de um determinado ângulo, ganhando o apelido de Ponte a lugar nenhum

3

Exemplos de Pontes e Grandes EstruturasPonte Aquífera de Magdeburgo, Alemanha: maior ponte Aquífera da Europa, a ponte de Magdeburgo cruza o rio Elba, conectando dois grandes canais da Alemanha. A ponte aquífera serve para o transporte de embarcações de rio e foi inaugurada em 2003, após 6 anos de obras

Exemplos de Pontes e Grandes EstruturasPonte Ilha de Aiola, Áustria: algumas pessoas gostam de parar no meio de pontes para observar a vista. Isto foi levado muito a sério na hora de construir a ponte-ilha de Aiola, na cidade austríaca de Graz. A ponte pedestre passa por cima do rio Mur e tem um espaço com bar e restaurante com painéis de vidro e até um anfiteatro

4

Exemplos de Pontes e Grandes EstruturasPonte Invertida, China e Hong Kong: a ponte invertida, que liga a China continental com a ilha de Hong Kong, foi um jeito inteligente de levar os automobilistas de um lugar onde se dirige pela direita para outro onde se dirige pela esquerda. No meio da ponte, as pistas se separam e formam um oito e invertem o lado de condução.

Exemplos de Pontes e Grandes EstruturasGateshead Millenium Bridge, Inglaterra: o desafio na hora de construir uma passagem para pedestres, ciclistas e cadeiras de rodas era permitir ao mesmo tempo a passagem de embarcações de até 30 metros de altura pelo rio Tyne, na cidade de Newcastle. A solução foi criar uma ponte elegante composta por dois arcos, que pivoteia 40 graus em quatro minutos, elevando a passarela e dando via livre aos navios.

5

Exemplos de Pontes e Grandes EstruturasPonte Retorcida, Holanda: à primeira vista, parece que esta ponte para bicicletas e pedestres de Vlaardingen, na Holanda, está despencando por conta de um erro de construção. Mas isto é apenas uma ilusão de ótica criada pelo design moderno e futurista da estrutura, composta por 800 tubos de aço e com 42 metros de extensão.

Exemplos de Pontes e Grandes EstruturasPonte Pedestre Henderson Waves , Cingapura: a ponte pedestre de Henderson Wavesé uma passarela de 274 metros de extensão que atinge 36 metros de altura, com ondulações que lhe dão um estilo único. A passarela conecta os parques MountFaber e Telok Blangah Hill, dois dos três que formam os parques de Southern Ridges, em Cingapura.

6

Exemplos de Pontes e Grandes EstruturasRolling Bridge, Inglaterra: a Rolling Bridge (Ponte Rolante, em tradução livre) foi concebida para permitir a passagem de barcos no Grand Union Canal de Londres sem deixar de transportar os pedestres. A ponte se enrola e desenrola, atingindo uma extensão de 12 metros quando está abaixada.

Exemplos de Pontes e Grandes EstruturasPonte de Yongle, China: única ponte a ter uma roda-gigante construída em cima dela, a Yongle cruza o rio Haihe na cidade chinesa de Tianjin. Os carros passam por baixo da roda-gigante, que tem mais de 120 metros e 48 cápsulas que levam os passageiros para uma volta de meia hora com vista panorâmica sobre a cidade.

7

Exemplos de Pontes e Grandes EstruturasRoda de Falkirk, Escócia: a roda de Falkirk é mais um exemplo das soluções inovadoras que podem ser oferecidas pela engenharia. A roda é um elevador rotativo de barcos, criado para transportar embarcações desde o canal de Clyde até o canal Union, 35 metros acima. O sistema é complexo, mas muito eficiente e útil, foi criado em 2001 usando 1.200 toneladas de aço.

Exemplos de Pontes e Grandes EstruturasPonte da Amizade, Japão: normalmente uma ponte serve para encurtar a distância entre dois pontos. Mas esse não é o caso da Ponte da Amizade, na cidade japonesa de Nantan, situada perto das águas termais de Yoshi, na periferia de Kyoto. Esta ponte de 80 metros de diâmetro efetua um trajeto circular e serve para ilustrar a serenidade trazida no complexo de termas.

8

Exemplos de Pontes e Grandes EstruturasPontes Vivas, Índia: as pontes para pedestres das florestas do estado de Megahalaya, no nordeste da Índia, não precisaram da mão do homem para serem construídas. Grandes raízes atravessam rios pelo ar, criando estruturas fortes o suficiente para aguentar o peso de uma pessoa na hora de cruzar para o outro lado.

Exemplos de Pontes e Grandes EstruturasGreat Belt Bridge (ponte do grande cinturão), ponte submarina, entre Kastrup(Na costa dinamarquesa) e Lernacken (no litoral sueco). Uma ponte que vira túnel ou um túnel que vira ponte.

9



10

Exemplos de Pontes e Grandes Estruturas

LE VIADUC

DE MILLAU

OBRAS INCRÍVEIS

NATIONAL GEOGRAPHIC

CHANNEL

CONCEITOS GERAIS

11

• Obras de arte – Correntes

• Passagem superior• Passagem inferior• Drenagem de vias (bueiros ou galerias)

– Não correntes ou especiais• Ponte• Viaduto• Passarela• Túnel

Conceitos Gerais

• Definições– Ponte → Obra destinada à transposição de obstáculos à

continuidade do leito normal de uma via, braços de mar, vales, outras vias etc.

– Viaduto → Ponte para transposição de vales, outras vias ou obstáculos em geral não constituídos por água.

– Pontilhão → Ponte de pequeno vão (2 até 10 metros)

• Elementos constituintes: infraestrutura, mesoestrutura e superestrutura – Infraestrutura (fundação) → parte da ponte por meio da qual os

esforços recebidos da mesoestrutura são transmitidos ao terreno de implantação da obra, rocha ou solo (blocos, sapatas, estacas, tubulões)

Conceitos Gerais

12

– Mesoestrutura (aparelhos de apoio, pilares, encontros) →elemento que recebe os esforços da superestrutura e os transmite à infraestrutura, em conjunto com os esforços recebidos diretamente de outras forças solicitantes da ponte, tais como pressões de vento e água em movimento

– Superestrutura (lajes e vigas principais e secundárias) →elemento de suporte imediato do estrado, que constitui a parte útil da obra

Conceitos Gerais

encontro

pilar

fundação

Conceitos Gerais

13

• Elementos da seção transversal

utilização em caso de emergência

proteção aosveículos

tráfego de pedestresproteção ao pedestre

Conceitos Gerais

• Elementos da seção longitudinal

Conceitos Gerais

14

• Encontros– mesoestrutura ou infraestrutura– receber empuxo dos aterros de acesso e evitar a transmissão aos

demais elementos da ponte– imprescindíveis em algumas pontes, mas podem ser dispensados

em viadutos e em pontes cujos aterros de acesso não apresentam perigo de erosão pelo curso d’água (estrado com extremos em balanço e pilares extremos sujeitos a empuxo dos aterros de acesso)

Conceitos Gerais

• Placa de transição– usual nas pontes em balanço para atenuar o impacto do veículo à entrada

da ponte (recalque do aterro)

– eliminar diferenças bruscas de nível existentes entre estruturade concreto da ponte e pavimento das estradas(recalques do aterro, naentrada da obra

• suavizar a entrada dos veículos na estrutura da ponte

Conceitos Gerais

15

• Viadutos de acesso– A transposição de um rio situado em um vale muito aberto requer,

às vezes, além da construção da ponte, a construção de obras de acesso que podem ser constituídas por aterros ou por viadutos de acesso

Conceitos Gerais

Conceitos GeraisViaduto de Acesso

16

• Viadutos de meia encosta ou muro de arrimo– Nas estradas constituídas por encostas de grande inclinação

transversal• grande volume de aterro• dificuldade de manutenção de sua estabilidade• economia e segurança → construção

– muros de arrimo ou viadutos de meia encosta

Conceitos Gerais

• Bueiros ou galerias– São obras completamente ou parcialmente enterradas, que

• fazem parte do sistema de drenagem das vias

• ou são obras destinadas à passagens inferiores

Conceitos Gerais

17

CLASSIFICAÇÃO DAS PONTES

• Classificação quanto à finalidade– rodoviárias– ferroviárias– passarelas (para pedestres)– para suporte de tubulações para água esgoto, gás, óleo– aeroviárias (pistas de aeroportos)– mistas– vias navegáveis (ponte canal)

aqueduto da Lapa

ponte sobre rio Elba, Alemanha, 2003

Conceitos Gerais

18

• Classificação quanto ao material de construção– pontes de madeira– ponte em material compósito– ponte de pedra– ponte de concreto armado– ponte de concreto protendido– ponte metálica

viaduto ferroviário metálico, França, 1884

protótipo em material compósito, Alemanha, 2002

Classificação das Pontes

• Custos das pontes em função do comprimento do vão


19

• Quanto ao sistema estrutural da superestrutura:– ponte em laje de alma cheia

– ponte em viga reta de alma cheia

– ponte em viga reta em treliça


– ponte em viga reta em quadros rígidos

– ponte em abóboda

– ponte em arco

• Quanto ao sistema estrutural da superestrutura:


20

– ponte pênsil

– ponte estaiada

Golden Gate, Estados Unidos, 1937

Normandia, França, 1995

• Quanto ao sistema estrutural da superestrutura:


• Classificação quanto ao tempo de utilização– ponte permanente– ponte provisória → construídas para serem utilizadas por um

período de tempo curto; materiais geralmente empregados: madeira, aço ou material compósito

Ponte Bailey

Viga em treliça para ponte, material compósito, Brasil, 2007


21

• Classificação quanto à fixação– ponte sobre apoios fixos– ponte flutuante

• Classificação quanto à mobilidade do estrado– ponte com estrado móvel → quando o greide de uma estrada não

pode ser elevado a uma altura suficiente para não obstruir o gabarito da navegação

• pontes corrediças ou deslizantes → deslocamento horizontal na direção do eixo longitudinal


– ponte levadiça → estrado com movimento de translação no plano vertical

material compósito, Escócia, 2001

– ponte giratória → estrado possui movimento de rotação em torno de um eixo vertical

– ponte basculante → vão móvel gira em torno de um eixo horizontal

• Classificação quanto à mobilidade do estrado


22

• Classificação quanto ao comprimento:– galerias ou bueiros (até 2 metros)– pontilhões (2 a 10 metros)– pontes (acima de 10 metros)

• Classificação quanto ao desenvolvimento planimétrico:– função do ângulo que o eixo da ponte forma com a linha de apoio da

superestrutura• ponte reta• esconsa ou ortogonal


– ponte curva → eixo em plano curvo


• Classificação quanto ao desenvolvimento planimétrico

23

• Classificação quanto ao desenvolvimento altimétrico– ponte reta

• tabuleiro horizontal• tabuleiro em rampa

– ponte curva• tabuleiro côncavo• tabuleiro convexo


• Classificação quanto à seção transversal das pontes em concreto:– ponte em laje

• maciça• vazada

– ponte em viga• seção T• seção celular


24

• Classificação quanto à posição do tabuleiro:– tabuleiro superior

– tabuleiro intermediário

– tabuleiro inferior


• Classificação quanto ao processo de execução das pontes em concreto:– construção com concreto moldado no local → fôrmas apoiadas em

cimbramento fixo

– construção com elementos pré-moldados• lançamento de vigas pré-moldadas• parcela de concreto moldado no local → fôrmas que se apoiam no

concreto pré-moldado → redução cimbramento


25

– construção em balanços sucessivos• a partir dos lados dos pilares• concreto moldado no local → elemento anterior serve de fôrma

para seguinte• concreto pré-moldado• redução cimbramento


• Classificação quanto ao processo de execução das pontes em concreto

– construção em balanços sucessivos• uso de estais provisórios



26

– construção em balanços sucessivos



– construção com deslocamentos progressivos• execução da ponte em segmentos• redução cimbramento



27

ELEMENTOS PARA A ELABORAÇÃO DE PROJETO DE PONTES

• Elementos geométricos das pontes– Largura das pontes rodoviárias

• As pontes urbanas e rurais devem ter seções transversais iguais às das vias (ruas, avenidas ou estradas) de modo a não reduzir a capacidade das mesmas

– Larguras das pontes ferroviárias com lastro• A largura mínima das pontes ferroviárias deve ser suficiente

para acomodar a linha férrea com lastro, devendo-se, ainda, prever refúgios a espaços regulares para segurança do pedestre eventual durante a passagem do comboio.

Elementos para a Elaboração de Projeto de Pontes

28

Seções transversais de pontes rodoviárias


Seções transversais de pontes ferroviárias


29

• Gabaritos das pontes– Conjuntos de espaços livres (largura e altura) que devem

apresentar o projeto de uma ponte para atender a diversas finalidades.

– Ponte sobre o rio Paraguai, em Cáceres (BR 70-MT), na qual o gabarito de navegação foi fixado em 35m de largura por 12m de altura, sobre o nível máximo das águas.


• Elementos topográficos– Planta topográfica do techo em que será implantada a obra, com

curvas de nível de metro em metro

– Perfil longitudinal do terreno, ao longo do eixo do traçado, numa extensão tal que exceda 50m, em cada extremidade, o comprimento provável da obra

– Seções transversais do rio a ser transposto, a cada 5m, com indicação das cotas de fundo


30

• Elementos hidrológicos– Cotas de máxima enchente e estiagem observadas

• indicação das épocas, freqüência e período dessas ocorrências• verificação dos meses mais convenientes para a execução das

fundações– Direção e velocidade da correnteza– Existência e tipo de erosão do fundo e das margens do rio– Arraste de material sólido– Gabarito de navegação– Espaçamento mínimo entre pilares


• Elementos geotécnicos– Estudos preliminares

• sondagens à percussão no local da obra de arte; mínimo de 4 furos

– Estudos complementares• 1 furo de sondagem sob cada fundação


31

PARÂMETROS INICIAS PARA PROJETO DE PONTES EM VIGA RETA DE CONCRETO

ARMADO

• Viga simplesmente apoiada

– insensível a recalques, estrutura isostática– encontros são mais caros do que a ponte → utilização para os

seguintes vãos:• pontes rodoviárias → L ≤ 25m• pontes ferroviárias → L ≤ 15m

Parâmetros inicias para projeto de pontes em viga reta de concreto armado

32

• Viga simplesmente apoiada com os extremos em balanço

– L ≤ 50m– L/5 < a < L/2– a = L/4 é a mais usada

• grandes balanços são inadequados• grandes variações de momentos devidos à carga móvel

– para carga permanente, balanço reduz momento positivo no meiodo vão → melhor distribuição dos esforços

– balanços não são utilizados em pontes ferroviárias


• Viga simplesmente apoiada com os extremos em balanço– caso seja impossível aumentar o balanço (por razões construtivas)

→ usar contra-peso no balanço• carga concentrada → “pontes compensadas“

– economicamente viável• pontes rodoviárias: L = 30m• pontes ferroviárias: L = 25m


33

• Pontes em viga Gerber

– II-24.1 → escorar todo o volume compreendido sob o tabuleiro da ponte → difícil, caro, arriscado

– II-24.2 → viga Gerber• execução em separado dos trechos ABE, EF, FCD • redução do volume de escoramento a quase 1/3 • redução de forças horizontais nos pilares devidas a variações de

temperatura e à retração do concreto


• Pontes em viga Gerber– viga isostática– diagrama de momentos pode ser alterado de acordo com a escolha

das articulações

– critérios para escolha da posição das articulações:1o) articulações serão lançadas dentro do maior vão →

diminuição esforços solicitantes → melhor distribuição dos esforços

2o) a = 0,15 a 0,20 L2


34

• Pontes em viga Gerber– dentes Gerber → pontos mais fracos da viga


• Viga contínua– 90% das pontes no Brasil; comprimento > 50m– escolha dos vãos (distância entre apoios) depende: tipo de

fundação e custos1o) vãos limites

• Llim ≤ 30m, vigas com inércia constante• Llim > 30m, vigas com inércia variável

2o) fundações rasas em sapatas ou blocos• 15m ≤ L ≤ 20m e inércia constante

3o) fundações profundas (tubulões até 20m)• 20m ≤ L ≤ 30m e inércia constante

4o) fundações profundas (tubulões ~ 40m)• 60m ≤ L ≤ 70m e inércia variável• pontes ferroviárias → L ≤ 40m e inércia variável


35

• Viga contínua1o) L > 100m → juntas de dilatação

• atenuar efeitos de retração do concreto e temperatura• vigas principais simétricas

2o) melhor estética → número ímpar de vãos• não deve prevalecer sobre aspecto econômico

3o) viga contínua de 2 vãos:

– L1 = L2

– a = L/4


• Viga contínua de 3 vãos

– 0,6L2 < L1 < 0,8L2

– a = L1 /4– se L2 > 60m → L1 = 0,65L2 e inércia variável


36

• Viga contínua de 4 vãos

– 0,6L2 < L1 < 0,8L2

– a = L1 /4


• Pontes em quadros rígidos– vencer grandes vãos– pilares de grande altura e seção vazada (h>20m)


37

• Seções transversais mais comuns– Pontes em viga reta

• com 2 vigas principais

• quando não há restrição de altura da seção• concretagem realizada “in situ”

Hviga longitudinal

laje

transversina


• Com 2 vigas principais– altura das vigas: L/12 < H < L/10

– concreto armado:• inércia constante: Hvão = Hapoio = L/10 a L/12• inércia variável: Hvão = L/15 a L/20; Hapoio = L/12 a L/18

– concreto protendido:• inércia constante: Hvão = Hapoio = L/15 a L/17• inércia variável: Hvão = L/30 a L/40; Hapoio = L/15 a L/20


38

• 3 ou mais vigas (vigas múltiplas)

• grelhas• pouco utilizadas → pequenas rigidez à torção do tabuleiro• quando dispõe-se de pequenas alturas para vigas• L/30 < H < L/20

H


– Seções celulares (viga caixão)

• quando se dispõe de pequenas alturas para vigas• L/40 < H < L/20 • seção estética → muito empregada nas cidades• grande rigidez à torção• grande esbeltez da estrutura• utilizada para vencer grande vãos

células múltiplas

unicelular

Parâmetros inicias para projeto de pontes seção celular de concreto armado

• Seções celulares

39


• Seções celulares

• Seções celulares– com altura constante

• Lmáx ≤ 50m• L/25 > H > L/30

– com altura variável• Lmáx ≥ 60m• no apoio: L/20 > H > L/25• no meio do vão: L/35 > H > L/40


40

PONTES EM ARCO

• Pontes em arco– eram usadas para vencer grandes vãos– 3 tipos básicos

Pontes em arco

41

f

L– se f/L ≥ 1/5 → não se pode utilizar articulações– se f/L < 1/5 → pode-se utilizar articulações– desvantagens:

• empuxos elevados nas fundações• cimbramento caro• dificuldade de construção

Pontes em arco

Documents

Pontes e Grandes Estruturas Parcial