aula 04 - aÇÕes nas pontes

CONSTRUO DE PONTES Professora: Eng Civil Silvia Romfim

UNEMAT Universidade do Estado de Mato Grosso

AULA 04

Pontes de Concreto

4 AES NAS PONTES

a) Aes Permanentes

b) Aes Variveis

c) Aes Excepcionais

AES NAS PONTES

Introduo

Como as pontes so um tipo particular de estrutura, a

considerao das aes e da segurana deve ser feita de acordo com a

norma NBR 8681:2003 "Aes e segurana nas estruturas", que classifica

as aes da seguinte forma:

a) Aes Permanentes

Diretas

Indiretas

b) Aes Variveis

Normais

Especiais

c) Aes Excepcionais

Introduo

Segundo a norma NBR 7187:2003 "Projeto e

execuo de pontes de concreto armado e protendido", as

aes podem ser agrupadas na forma que se segue:

Aes Permanentes

Peso prprio dos elementos estruturais;

Peso da pavimentao, dos trilhos, dos dormentes, dos lastros, dos revestimentos, das defensas, dos guarda-rodas, dos guarda-corpos e de dispositivos de sinalizao;

Empuxos de terra e de lquidos;

Foras de protenso;

Deformaes impostas, provocadas por fluncia e retrao do concreto, e por deslocamentos de apoios.

Introduo

Aes variveis

As cargas mveis (ao gravitacional, fora centrfuga choque lateral; efeitos

de frenagem e acelerao)

As carga de construo;

A ao do vento;

O empuxo de terra provocado por cargas mveis;

A presso da gua em movimento;

O efeito dinmico do movimento das guas;

As variaes de temperatura.

Introduo

Aes Excepcionais

Durao extremamente curta e muito baixa probabilidade de ocorrncia durante a vida da construo.

Choques de objetos mveis, as exploses, os fenmenos naturais como enchentes catastrficas e sismos.

Introduo

AES PERMANENTES

Peso prprio dos elementos estruturais

No caso de pontes metlicas ou de madeira, o maior nmero de

peas torna conveniente a avaliao prvia do peso prprio da estrutura que

pode ser por meio de frmulas empricas que variam de acordo com as

caractersticas da obra.

Ao contrrio, em concreto armado ou protendido, esboa-se um

anteprojeto da ponte, fixando as dimenses (pr-dimensionando) com base

na observao de estruturas anteriormente projetadas; a seguir, calcula-se o

peso prprio a partir do volume de concreto de cada pea.

Devem ser tomados, no mnimo, os seguintes valores dos pesos

especficos:

concreto simples: 24 kN/m3 concreto armado ou protendido: 25 kN/m3

PERMANENTES

AES PERMANENTES


Quando a discrepncia entre os valores do peso prprio

estimado e o resultante do dimensionamento definitivo for

maior que 5%, recomenda-se refazer o clculo das solicitaes

devidas a essa ao.

PERMANENTES


Longarinas (vigas) - superestrutura

PERMANENTES

Concretagem laje - superestrutra

Peso de elementos no estruturais

1. Pavimentao

No caso de pontes rodovirias, deve ser considerado o

peso da pavimentao e prever ainda um eventual recapeamento.

Para o peso especfico da pavimentao deve-se

empregar no mnimo o valor de 24 kN/m.

Para o recapeamento deve-se prever uma carga adicional

de 2 kN/m. A considerao desta carga adicional pode ser

dispensada a critrio do proprietrio da obra, no caso de pontes

de grandes vos.

PERMANENTES

AES PERMANENTES

Peso de elementos no estruturais

2. Lastro ferrovirio, trilhos e dormentes

No caso de pontes ferrovirias deve-se prever, conforme a

situao da ferrovia, o peso do lastro, dos trilhos e dos dormentes.

Para o material do lastro deve ser considerado um peso especfico

aparente de 18 kN/m.

Na ausncia de indicaes precisas, a carga referente aos

dormentes, trilhos e acessrios deve ser considerada no mnimo igual

a 8 kN/m por via.

PERMANENTES

AES PERMANENTES

Deformaes Impostas

1 - Fluncia

A fluncia acarreta acrscimo de deformao nas

estruturas, de concreto armado ou protendido. Este acrscimo de

deformaes com o tempo deve ser levado em conta na verificao

do estado limite de deformaes excessivas. No caso de elementos

comprimidos, este acrscimo de deformaes pode produzir

acrscimos significativos nas solicitaes, que tambm devem ser

objeto de ateno na verificao do estado limite ltimo.

PERMANENTES

AES PERMANENTES

Deformaes Impostas

2 Retrao: Reduo do volume pela perca de umidade.

A retrao provocar o aparecimento de solicitaes quando

as deformaes da estrutura oriundas desta ao forem impedidas.

o caso das pontes com estrutura principal hiperesttica, nas quais as

diversas partes constituintes devem ser projetadas para resistirem a

esses acrscimos de tenses.

Nas pontes com estrutura principal isosttica essas deformaes

devem ser levadas em conta no projeto dos aparelhos de apoio, caso

contrrio aparecero esforos adicionais correspondentes s

deformaes impedidas.

PERMANENTES

AES VARIVEIS

Carga mvel

1 Pontes rodovirias e passarelas

As cargas a serem consideradas no projeto das pontes

rodovirias e das passarelas so definidas pela norma NBR 7188

"Carga mvel em ponte rodoviria e passarela de pedestres".

Os veculos mais pesados que trafegam pelas rodovias

normalmente so os caminhes, as carretas e, mais recentemente,

as chamadas CVC Combinaes de Veculos de Carga, que

correspondem a uma unidade tratora e duas ou mais unidades

rebocadas.

VARIVEIS

AES VARIVEIS

Carga mvel


Na Tabela 1 -Alguns dos principais valores estabelecidos pela Lei da Balana de 1998.

VARIVEIS

AES VARIVEIS

Carga mvel


Na Fig. 2, apresentam-se alguns tipos representativos

de caminhes, carretas e CVC utilizados no Brasil. Apresenta-se

a carga distribuda equivalente determinada considerando a

carga total do veculo uniformemente distribuda,

correspondente a duas hipteses:

VARIVEIS

AES VARIVEIS

Carga mvel


a) rea de projeo do veculo com largura e todos os casos

de 2,6 m.

b) Considerando rea retangular da largura da faixa de

rolamento, adotada igual 3,5 m em todos os casos, e

comprimento igual ao do veculo mais 15 m de folga entre

veculos consecutivos, que corresponderia a uma situao

normal de trfego.

VARIVEIS

AES VARIVEIS

Carga mvel 1 Pontes rodovirias e passarelas

VARIVEIS

AES VARIVEIS


Aps essas consideraes preliminares so

apresentados os valores indicados pela norma NBR 7188.

Segundo a norma em questo, em pontes rodovirias, a carga

mvel constituda por um veculo e por cargas q e q'

uniformemente distribudas (Fig. 3).

VARIVEIS

AES VARIVEIS


1. A carga q aplicada em todas as faixas da pista de

rolamento, nos acostamentos e afastamentos,

descontando-se apenas a rea ocupada pelo veculo.

2. A carga q' aplicada nos passeios.

Essas cargas so fictcias, e procuram levar em

considerao a ao de multido e de outros veculos mais

leves ou mais afastados das zonas onde as cargas produzem

maiores esforos solicitantes, com um esquema de

carregamento mais cmodo para o clculo.

VARIVEIS

AES VARIVEIS


VARIVEIS

AES VARIVEIS


Para efeito de escolha das cargas mveis, a Norma NBR

7188, divide as pontes rodovirias em trs classes, discriminadas

a seguir:

Classe 45:

Na qual a base do sistema um veculo-tipo de 450 kN de peso total;

Classe 30:

Na qual a base do sistema um veculo tipo de 300 kN de peso total;

Classe 12:

Na qual a base do sistema um veculo tipo de 120 kN de peso total.

VARIVEIS

AES VARIVEIS


Na Tabela 2 apresentam-se o peso do veculo e os

valores das cargas q e q' para cada uma das classes de pontes.

VARIVEIS

AES VARIVEIS


Comparando os valores da carga distribuda q com os

valores das cargas distribudas equivalentes da Fig. 2, observa-

se que o valor de q corresponderia a uma situao normal de

utilizao das pontes.

Naturalmente, uma situao de congestionamento

sobre as pontes pode levar a valores de carga distribudas

equivalentes maiores.

VARIVEIS

VARIVEIS

Situao de Congestionamento

AES VARIVEIS


Na Tabela 3 apresentam-se as caractersticas dos veculos.

VARIVEIS

AES VARIVEIS

VARIVEIS

AES VARIVEIS


Ainda sobre este assunto a norma NBR 7188 estabelece:

Para passarela de pedestres: classe nica, na qual a carga

mvel uma carga uniformemente distribuda de intensidade

q = 5 kN/m no majorada pelo coeficiente de impacto.

Para qualquer estrutura de transposio definida por esta

norma, cuja geometria, finalidade e carregamento no se

encontrem aqui previstos, a carga mvel fixada em

instruo especial redigida pelo rgo com jurisdio sobre a

referida obra.

VARIVEIS

AES VARIVEIS


VARIVEIS

AES VARIVEIS


Com relao aos passeios, a norma NBR 7188,

estabelece que os mesmos devem ser carregados com a carga q'

sem acrscimo devido ao efeito dinmico, no entanto, as peas

que suportam diretamente os passeios, ou seja, a estrutura de

suporte do passeio, devem ser verificadas para a ao de uma

sobrecarga de 5 kN/m, sem acrscimo devido ao efeito dinmico.

Os guarda-rodas e as defensas, centrais ou extremos,

devem ser verificados para uma fora horizontal de 60 kN, sem

acrscimo devido ao efeito dinmico, aplicada na aresta superior,

como conseqncia da finalidade desses elementos. A norma

permite, para a avaliao das solicitaes na implantao desses

elementos, a distribuio a 45 do efeito da citada fora

horizontal.

VARIVEIS

VARIVEIS

Laje e guarda rodas concludos - superestrutra

AES VARIVEIS

Ao do Vento

A norma NBR 7187 no indica nenhum procedimento

para a determinao da ao do vento em pontes; apenas

recomenda seguir o disposto na norma NBR 6123, que trata da

ao do vento em edifcios.

A ao do vento traduzida por carga uniformemente distribuda

horizontal, normal ao eixo da ponte.

VARIVEIS

AES VARIVEIS

Ao do Vento

Sobre que superfcie atua o VENTO?

Admitem-se dois casos extremos, para a verificao:

1) Tabuleiro sem trfego

Considera-se como superfcie de incidncia do vento, a projeo

da estrutura sobre plano normal direo do vento. Admite-se

que a presso do vento seja de 1,5 kN/m, qualquer que seja o

tipo de ponte.

VARIVEIS

1) Tabuleiro sem trfego

VARIVEIS

AES VARIVEIS

Ao do Vento

2) Tabuleiro ocupado por veculos

Essa projeo acrescida de uma faixa limitada superiormente por

linha paralela ao estrado, distante da superfcie de rolamento 3,50 - 2,00

- 1,70 m, conforme se trate, respectivamente, de ponte ferroviria,

rodoviria ou para pedestres. Admite-se que o vento atue com menor

intensidade: 1,0 kN/m para pontes ferrovirias ou rodovirias, e

0,7 kN/m em pontes para pedestres (Fig. 6).

VARIVEIS

VARIVEIS

2) Tabuleiro ocupado por veculos

AES VARIVEIS

Ao do Vento

Figura 6.a Projeo da Estrutura em ponte Ferroviria Carregada

3,50 m

1,5 KN/m

Ponte Descarregada

1,0 KN/m

Ponte Carregada

VARIVEIS

AES VARIVEIS

Ao do Vento

Figura 6.b Projeo da Estrutura em ponte Rodoviria Carregada

VARIVEIS

AES VARIVEIS

Ao do Vento

Figura 6.c Projeo da Estrutura em ponte Para Pedestres

VARIVEIS

AES VARIVEIS

Ao do Vento

Figura 7 Efeito da ao do vento na superestrutura em ponte de laje.

Quando a estrutura principal for laje, dispensa a norma o

clculo da ao do vento, tendo em considerao a grande rigidez

toro dessa estrutura, sua ampla capacidade de resistir ao

horizontal e, mesmo, a pequena superfcie exposta (Fig. 7).

VARIVEIS

AES VARIVEIS

Ao do Vento

Figura 8 Exemplos ilustrativos de estruturas em que a ao do vento pode ser dispensada.

O clculo dos esforos causados pelo vento tambm

dispensado quando se tratar de abbadas com largura nas nascenas

superior a 1/10 do vo, ou de ponte com arcos paralelos e tabuleiro

superior, desde que tenha contraventamento contnuo e que a distncia

entre os eixos dos arcos externos seja superior a 1/9 do vo (Fig. 8).

VARIVEIS

AES VARIVEIS

Cargas de construo

Durante a fase construtiva podero ocorrer aes provisrias

que devem ser consideradas no projeto. Nesse sentido, a norma NBR

7187 estabelece que no projeto e clculo devem ser consideradas as

aes das cargas passveis de ocorrer durante o perodo da construo,

notadamente aquelas devidas ao peso de equipamentos e estruturas

auxiliares de montagem e de lanamento de elementos estruturais e

seus efeitos em cada etapa executiva da obra. Estas cargas devem

ser

consideradas na estrutura com o esquema esttico, resistncia

dos materiais, e sees resistentes existentes por ocasio da sua

aplicao.

VARIVEIS

VARIVEIS

Lanamento longarinas (vigas) - superestrutura

AES EXCEPCIONAIS

Segundo a norma NBR 8681, aes excepcionais so aquelas

que tm durao extremamente curta e muito baixa probabilidade de

ocorrncia durante a vida da construo, mas que devem ser

consideradas no projeto de determinadas estruturas.

No caso das pontes, a norma NBR 7187 cita:

a. os choques de objetos mveis,

b. as exploses,

c. os fenmenos naturais pouco freqentes: como enchentes

catastrficas e sismos,

d. entre outros.

EXECPCIONAIS

EXECPCIONAIS

Choques de objetos mveis

EXECPCIONAIS

Enchentes

AES EXCEPCIONAIS

Sobre a considerao de outras aes excepcionais, a

Norma NBR 7187 estabelece que devem ser feitas em

construes especiais, a critrio do proprietrio da obra.

EXECPCIONAIS

Bibliografia

LEONHARDT, F. Construes de concreto, vol. 6: Princpios bsicos

da construo de pontes de concreto. Rio de Janeiro, Editora

Interciencia, 1979.

SILVEIRA, Ricardo A.M. - PONTES: introduo e fundamentos para

anlise e projeto. Minas Gerais, Universidade Federal de Ouro Preto,

2002.

TAKEYA, Toshiaki. Introduo s Pontes de Concreto. So Paulo, So

Carlos, 2007.

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