6. TIPOLOGIA DOS APOIOS DAS PONTES

6.1. INTRODUO

No captulo 1 foi visto que sob o aspecto estrutural, as pontes usuais podem ser divididas em trs elementos: superestrutura, aparelho de apoio, e infraestrutura. O termo apoio das pontes utilizado no ttulo deste captulo, ser utilizado para designar o conjunto formado pelo aparelho de apoio e pela infra-estrutura.

Repetindo as definies j apresentadas no captulo 1, tem-se que:

Aparelho de apoio o elemento colocado entre a infraestrutura e a superestrutura, destinado a transmitir as reaes da superestrutura para a infraestrutura, e ao mesmo tempo permitir determinados movimentos da superestrutura.

Infra-estrutura a parte da ponte que recebe a ao das reaes geradas no aparelho de apoio, transmitindo-as ao solo; a infraestrutura, por seu turno, pode ser subdividida em dois elementos: os suportes e as fundaes; os suportes podem ser de dois tipos: pilares e encontros; denomina-se encontro, o pilar que situado na extremidade da ponte, na transio entre a ponte e o aterro da vila, tem a finalidade suplementar de arrimar o solo do aterro.

A diviso nos trs elementos, superestrutura, aparelho de apoio e infra-estrutura, pode no estar presente em certos tipos de pontes. Por exemplo uma ponte em prtico biengastado ter a superestrutura do prtico e a infra-estrutura constituda apenas pela fundao, no apresentando o aparelho de apoio e nem o suporte.

6.2. APARELHOS DE APOIO

Os aparelhos de apoio vinculam determinadas partes da superestrutura, permitindo ao mesmo tempo, os movimentos previstos no projeto, provocados pelos esforos, protenso, variao de temperatura, retrao do concreto, etc., que modificam as dimenses dos elementos.

Nas estruturas de edifcios usuais, no se utilizam aparelhos de apoio, embora o clculo dos esforos tenha sido feito coma a hiptese de existirem articulaes, separando os prticos reais monolticos em pilares e vigas. Esta simplificao de clculo, criando articulaes onde no

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existem, s admissvel em estruturas com vos e carregamentos pequenos, onde os esforos secundrios gerados pela ausncia das articulaes na estrutura real, podem ser desprezados.

Nas pontes e nas construes de grande porte, a estrutura deve funcionar, tanto quanto possvel, de acordo com as hipteses previstas no clculo, sendo portanto necessria a utilizao de aparelhos de apoio adequados nos locais onde o clculo admitiu a possibilidade de ocorrerem movimentos.

Os movimentos pode ser de rotao e de translao, em funo dos quais, os aparelhos de apoio podem ser classificados em trs tipos: articulaes fixas, articulaes mveis e articulaes elsticas.

As articulaes fixas permitem apenas os movimentos de rotao, gerando reaes vertical e horizontal no vnculo.

As articulaes mveis permitem tanto a rotao como a translao, gerando no vnculo apenas a reao vertical. Na realidade, surge tambm a reao horizontal, por causa do atrito que no pode ser totalmente eliminado, mas nos casos usuais ela pode ser desprezada por ter valor relativamente pequeno.

As articulaes elsticas permitem tambm os dois movimentos, a rotao e a translao, gerando porm reaes vertical e horizontal, esta ltima, com valor que no pode ser desprezado, ao contrrio das articulaes mveis.

As articulaes fixas e mveis podem ser metlicas (normalmente de ao), ou de concreto.

As articulaes elsticas so constitudas de elastmero (borracha sinttica), denominada comercialmente de neoprene.

6.2.1. Aparelhos de apoio metlicos

Os aparelhos de apoio metlicos podem ser obtidos combinando-se adequadamente chapas e roletes metlicos.

No caso das articulaes fixas (Fig. 6.1) as chapas possuem cavidades usinadas e lubrificadas onde se encaixa o rolete. Podem ser obtidas tambm combinando-se duas chapas metlicas, uma com a superfcie plana e a outra com a superfcie curva e convexa.

No caso das articulaes mveis (Fig. 6.2) um ou mais roletes ficam confinados entre chapas planas. Podem ser obtidas tambm com pndulos, que nada mais so que os roletes sem as partes que no so necessrias.

Os aparelhos de apoio metlicos exigem manuteno peridica, pois a sujeira e a corroso do metal podem prejudicar o seu funcionamento correto.

6.2.2. Aparelhos de apoio de concreto

Os aparelhos de apoio de concreto so construdos junto com a prpria estrutura, utilizando os mesmo materiais.

Os principais tipos so:

- articulao de concreto de superfcies;

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- articulao Mesnager;

- articulao Freyssinet;

- pndulo de concreto.

Os trs primeiros so articulaes do tipo fixo, e o quarto uma articulao do tipo mvel.

Fig. 6.1 Articulaes fixas.

Fig. 6.2 Articulaes mveis.

A articulao de contato de superfcies (Fig. 6.3) construda por duas superfcies cilndricas em contato: uma superfcie convexa, e a outra cncava com raio de curvatura ligeiramente maior. As superfcies requerem um acabamento cuidadoso para que haja distribuio adequada das tenses; com essa finalidade, pode-se intercalar uma chapa delgada de chumbo de alguns milmetros de espessura, ou ainda revestir as superfcies com chapas finas de ao.

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Fig. 6.3 Articulao de contato de superfcies.

A articulao Mesnager (Fig. 6.4) obtida pelo estrangulamento da seo do elemento de concreto. O concreto do trecho estrangulado no considerado como elemento resistente reao transmitida pela articulao, e tem como nica funo proteger a armadura, que portanto deve estar dimensionada para resistir a toda a reao.

Fig. 6.4 Articulao Mesnager.

A articulao Freyssinter (Fig. 6.5) obtida tambm pelo estrangulamento da seo do elemento de concreto, porm neste caso, a reao transmitida pela articulao resistida apenas pelo concreto do trecho estrangulado. O principio de funcionamento tem como base o fato de que o concreto do trecho estrangulado fica sujeito ao efeito de cintamento provocado pelo alargamento das sees vizinhas; cria-se um estado duplo de tenses favorvel, que permite elevar o valor das tenses de compresso axial muito alm da resistncia do concreto compresso simples. recomendada a colocao de armadura na seo estrangulada quando a reao horizontal ultrapassa 1/8 da reao vertical, ou quando existe a possibilidade de ocorrer reao negativa que causa trao no concreto.

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Fig. 6.5 Articulao Freyssinter.

O pndulo de concreto (Fig. 6.6) um elemento de concreto vinculado superestrutura e infraestrutura por meio de uma das trs articulaes descritas anteriormente, ou por meio de placas de chumbo ou de elastmero.

Fig. 6.6 Pndulo de concreto.

6.2.3. Aparelhos de apoio de neoprene

Neoprene a denominao comercial de um elastmero (borracha sinttica) base de policloropreno, que tem como caractersticas:

- mdulo de deformao transversal de valor muito baixo;

- mdulo de deformao longitudinal, tambm de valor muito baixo;

- tenso normal de compresso de servio com valor razovel, da ordem de grandeza dos concretos usuais;

- grande resistncia s intempries.

Intercalando-se placas de neoprene de pequena espessura entra a superestrutura e a infraestrutura, obtm-se as articulaes elsticas, nas quais os movimentos de translao e de

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rotao so decorrentes, respectivamente, da grande deformabilidade transversal e longitudinal do neoprene, que conseqncia das duas primeiras caractersticas relacionadas.

A terceira caracterstica, implica em placas de neoprene de dimenses compatveis com as das estruturas de concreto.

A quarta caracterstica, implica na dispensa de manuteno rigorosa, que necessria nos aparelhos de apoio metlicos; os aparelhos de apoio de neoprene necessitam de manuteno semelhante dedicada prpria estrutura de concreto.

Para reaes de apoio de pequena intensidade e espessuras das placas tambm pequenas, pode-se utilizar apenas o neoprene. Porm, nos casos usuais de pontes, so empregadas placas de neoprene intercaladas com chapas de ao vulcanizadas no neoprene, formando um bloco nico; as chapas de ao exercem um efeito de cintamento sobre as placas de neoprene, reduzindo o seu achatamento excessivo, e aumentando as tenses admissveis no apoio; os aparelhos de apoio assim constitudos so chamados de neoprene cintado ou fretado. A Fig. 6.7 mostra os aparelhos de apoio de neoprene, com e sem chapas de ao, submetidos a fora cisalhante, momento fletor e fora normal.

Fig. 6.7 Aparelhos de apoio de neoprene, com e sem chapas de ao, submetidos a esforos.

Os aparelhos de apoio de neoprene disponveis no mercado tm forma retangular com dimenses desde 100mm at 900mm, variando de 50 em 50mm; as camadas de neoprene tm espessuras de 8, 10, 12, ou 16mm; as chapas de ao de fretagem do neoprene tm espessuras de 2 a 4mm. A Fig. 6.8 mostra as caractersticas anteriormente citadas.

1) (n-1) chapas intermedirias de ao de espessura e (e = 2, 3 ou 4 mm no caso geral);

2) n camadas intermedirias de elastmero de espessura t (t = 8, 10, 12 ou 16 mm no caso geral);

3) 2 chapas externas de ao, de espessura 2 mm no caso geral;

4) revestimento externo de elastmero de espessuras t = 2 a 3 mm e t = 2 a 5 mm no caso geral.

Fig. 6.8 Caractersticas geomtricas dos aparelhos de apoio de neoprene.

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Quando se deseja maior mobilidade horizontal, ou a reduo das reaes horizontais em determinados apoios, pode-se empregar a articulao elstica deslizante conhecida como Neoflon (Fig. 6.9), que constituda de neoprene associado com camadas de Teflon (politetrafluoretileno); o Teflon uma resina que sob altas presses apresenta coeficientes de atrito muito baixo, da ordem de 0,04.

Chapa de ao

Teflon colado na chapa

Teflon colado na chapa de fretagem

Chapas de fretagem

Neoprene

Fig. 6.9 Articulao elstica deslizante: Neoflon.

6.3. INFRAESTRUTURA

6.3.1. Encontros e pilares

Os encontros so elementos de transio entre a estrutura da ponte e o terrapleno, e tm a dupla funo, de suporte da ponte, e de proteo do aterro contra a eroso.

Devem ser portanto dimensionados para resistir s reaes verticais e horizontais da superestrutura, e tambm ao empuxo do aterro.

Os encontros (Fig. 6.10), tm um paramento frontal e alas laterais longitudinais, inclinadas, ou transversais. As alas laterais podem ser isoladas do paramento frontal, ou ligadas a ele formando uma estrutura monoltica.

Os pilares das pontes podem ser classificados em trs tipos:

- de estrutura reticulada;

- de estrutura formada por lminas;

- macios.

Os pilares de estrutura reticulada (Fig. 6.11) podem ser constitudos por coluna nica, colunas independentes, ou por prticos planos e espaciais.

O pilar de coluna central nica muito comum nos viadutos urbanos, em que se deseja preservar espao sob o viaduto.

Entre os pilares de estrutura reticulada, o mais comum o constitudo por um prtico de duas colunas, para pontes com as larguras usuais (at 14 m); aumentando a largura da ponte h, em geral, convenincia em aumentar o nmero de colunas.